Лабораторная работа 2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра Микро- и наноэлектроники

ОТЧЕТ по лабораторной работе №2 по дисциплине «Материалы и элементы электронной техники» Тема: «Исследование электрических свойств полупроводниковых материалов»

Студентка гр. 6291 _____________________________________________ Панкаля А. А.

Преподаватель ________________________________________________ Мазинг Д.С.

Санкт-Петербург

2017

Обработка результатов

1. Рассчитаем удельное сопротивление исследуемых полупроводниковых материалов для каждой температурной точки по формуле:

где R – сопротивление образца, S – площадь поперечного сечения, l – длина образца.

Вычислим соответствующие удельные проводимости образцов по формуле:

Результаты занесены в табл. 2.

2. По данным табл. 2 построим температурные зависимости удельной электрической проводимости полупроводников, откладывая по оси абсцисс параметр, а по оси ординат – значения ln γ.

3. По данным табл. 1 рассчитаем концентрации собственных носителей заряда в Si, Ge, InSb, SiC при T = 300 К. Пример расчета:

Характеристики исследуемых полупроводниковых материалов

Таблица 1

	∆Э, эВ	μn, м2/В∙с	μp, м2/В∙с	Nc∙10^25, м^-3	Nv∙10^25, м^-3	∆Eпр, эВ	ni, м^-3	γi, См/м
Si	1,12	0,13	0,05	2,74	1,05	0,04-0,05	1,12	0,13
Ge	0,66	0,39	0,19	1,02	0,61	0,01	0,66	0,39
InSb	0,18	7,8	0,075	3,7*	0,63	0,005-0,003	0,18	7,8
SiC	2,90	0,04	0,006	1,44	1,93	0,04-0,10	2,90	0,04

Температурные зависимости проводимости полупроводониковых материалов

Таблица 2

t, °C	T, К	1000/T, 10^3/К	Si					Ge					SiC					InSb
			R, кОм	ρ, Ом*м	γ, См/м	ln(γ)	R, кОм		ρ, Ом*м	γ, См/м	ln(γ)	R, кОм		ρ, Ом*м	γ, См/м	ln(γ)	R, кОм		ρ, Ом*м	γ, См/м	ln(γ)
20	293	3,41	0,9319	0,0062	161,0	5,08	0,9101		0,0061	164,8	5,10	8,4850		1,018	1,0	-0,02	0,0113		0,0001	17699	9,78
26	299	3,34	0,9829	0,0066	152,6	5,03	0,9668		0,0064	155,2	5,04	7,1600		0,859	1,2	0,15	0,0086		0,0000	23256	10,05
36	309	3,24	1,0250	0,0068	146,3	4,99	1,0110		0,0067	148,4	5,00	5,5540		0,666	1,5	0,41	0,0081		0,0000	24691	10,11
48	321	3,12	1,1210	0,0075	133,8	4,90	1,0860		0,0072	138,1	4,93	4,5180		0,542	1,8	0,61	0,0061		0,0000	32787	10,40
94	367	2,72	1,5060	0,0100	99,6	4,60	0,7201		0,0048	208,3	5,34	1,9980		0,240	4,2	1,43	0,0038		0,0000	52632	10,87
150	423	2,36	2,1880	0,0146	68,6	4,23	1,7230		0,0115	87,1	4,47	8,2370		0,988	1,0	0,01	0,0008		0,0000	250000	12,43

	1/T, 1/К∙10^3

ln(γ), (См/м)

Рис. 1. Температурные зависимости удельной проводимости полупроводников

4.Оценим значения собственной электропроводности в полупроводниках при 300 К:

Результаты расчета представлены в табл. 1.

5. Определение типа электропроводности исследованных проводников. Расчет энергии ионизации примесей.

Согласно экспериментальным данным и расчетам SiC и Si обладают примесной проводимостью,

(Si в зоне насыщения), а InSb и Ge собственной.

Энергия тепловой генерации kT_max=0,032 эВ.

При сравнении получаем, что в SiC ионизированы не все примеси.

Тогда ΔЭ_пр.==0,346 (эксперементальное), где Т₂ максимальная температура, а Т₁ минимальная температура.

Рассччтаем ΔЭ проводников с собственной проводимостью.

ΔЭ=(эксперементальное)

ΔЭ_Ge = 2∙0,000086∙(308∙301)∙(ln(8,5)-1.5∙ln(308/301))/(308-301)=0,47эВ

ΔЭ_InSb=0,046 эВ.

6. Расчет экспериментальных концентраций носителей заряда.

Расчетная формула: n=

При Т=333К

Si: n=159/(1.6∙10^-19∙(0.13+0.05)) =5,5 ∙10²¹м^-3

Ge: n= 1,7 ∙10²¹м^-3

SiC: n=1,4∙10²⁰м^-3

InSb: n= 3,09 ∙10²¹м^-3