Politechnika Lubelska w Lublinie	Laboratorium Inżynierii Materiałowej
	Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Wysokich Napięć
Imię i Nazwisko: Jakub Machometa Marcin Łupina Michał Kryszczuk	Semestr: IV Grupa: 4.3
Temat: Badanie podstawowych właściwości materiałów i przyrządów półprzewodnikowych.	Ćwiczenie nr 6

I. Cel ćwiczenia

Poznanie podstawowych własności charakteryzujących półprzewodniki i elementy półprzewodnikowe.

Wskazania atmosferyczne

• Temperatura 21°C

• Ciśnienie 990hPa

• Wilgotność 36%

II. Schemat pomiarowy:

III. Pomiar rezystancji półprzewodników:

1. Tabela pomiarowa:

T	T	1000/T	RSi	RGe	RGaAs	σSi	σGe	σGaAs
°C	K	1/K	MΩ	kΩ	kΩ	1/Ω·cm	1/Ω·cm	1/Ω·cm
26	299	3,344482	5,032	1,452	1075	0,140563	0,487131	0,000658
30	303	3,30033	4,482	1,687	873,9	0,157812	0,419273	0,000809
40	313	3,194888	4,101	1,633	540,4	0,172473	0,433138	0,001309
50	323	3,095975	3,494	1,579	442,6	0,202437	0,44795	0,001598
60	333	3,003003	3,37	1,537	259,6	0,209885	0,460191	0,002725
70	343	2,915452	2,957	1,455	212,9	0,2392	0,486126	0,003322
80	353	2,832861	2,873	1,363	130	0,246193	0,518939	0,005441
90	363	2,754821	2,642	1,287	112,3	0,267719	0,549583	0,006298
100	373	2,680965	2,405	1,221	74,68	0,294101	0,57929	0,009471
110	383	2,610966	2,052	1,147	66,86	0,344695	0,616664	0,010579
120	393	2,544529	1,975	1,085	50,27	0,358133	0,651902	0,01407
130	403	2,48139	1,679	1,02	47,05	0,421271	0,693445	0,015033
140	413	2,421308	1,611	0,967	39,75	0,439053	0,731452	0,017794
150	423	2,364066	1,495	0,947	38,87	0,473119	0,746899	0,018197

Tab.1. Tabela z wynikami pomiarów rezystancji i obliczeń konduktancji półprzewodników.

1. Tabela zlogarytmowanych konduktancji:

LnσSi	lnσGe	lnσGaAs
-15,7776	-7,6270	-14,2341
-15,6619	-7,7770	-14,0270
-15,5730	-7,7445	-13,5463
-15,4128	-7,7108	-13,3467
-15,3767	-7,6839	-12,8132
-15,2460	-7,6290	-12,6149
-15,2171	-7,5637	-12,1216
-15,1333	-7,5064	-11,9752
-15,0393	-7,4537	-11,5672
-14,8806	-7,3912	-11,4566
-14,8424	-7,3356	-11,1714
-14,6800	-7,2738	-11,1052
-14,6386	-7,2205	-10,9366
-14,5639	-7,1996	-10,9143

Tab.2. Tabela zlogarytmowanych konduktancji półprzewodników.

Energia pasma zabronionego poszczególnych próbek półprzewodników:

Krzem 0,14eV

German 0,19eV

Arsenek Galu 0,63eV

1. Przykładowe obliczenia:

$\mathbf{\sigma}_{\mathbf{\text{Ge}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1 \bullet l}}{\mathbf{R \bullet s}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1 \bullet 1,42\lbrack cm\rbrack}}{\mathbf{1,455 \bullet}\mathbf{10}^{\mathbf{3}}\mathbf{\lbrack\mathrm{\Omega}\rbrack \bullet 0,0756\lbrack}\mathbf{\text{cm}}^{\mathbf{2}}\mathbf{\rbrack}}\mathbf{= 0,486126 \bullet}\mathbf{10}^{\mathbf{- 3}}\left\lbrack \frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\Omega}\mathbf{\bullet cm}} \right\rbrack$

$\mathbf{ln(}\mathbf{\sigma}_{\mathbf{Ge)}}\mathbf{= ln}\left( \mathbf{0,486126 \bullet}\mathbf{10}^{\mathbf{- 3}} \right)\mathbf{= - 7,629}\left\lbrack \frac{\mathbf{1}}{\mathbf{\Omega}\mathbf{\bullet cm}} \right\rbrack$

$\mathbf{E}_{\mathbf{\text{Ge}}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{(ln}\mathbf{\sigma}_{\mathbf{1}}\mathbf{- ln}\mathbf{\sigma}_{\mathbf{2}}\mathbf{) \bullet 2000}\mathbf{k}}{\frac{\mathbf{1000}}{\mathbf{T}_{\mathbf{1}}}\mathbf{-}\frac{\mathbf{1000}}{\mathbf{T}_{\mathbf{2}}}}\mathbf{=}\frac{\left( \mathbf{- 6,9 + 8,25} \right)\mathbf{\bullet 2000 \bullet 8,6173 \bullet}\mathbf{10}^{\mathbf{- 5}}}{\mathbf{3,65 - 2}}\mathbf{= 0,19}\mathbf{\text{eV}}$

1. Wykresy:

_{wyk.1. Wykres zależności logarytmu konduktancji w funkcji odwrotności temperatury dla krzemu}

_{wyk.2. Wykres zależności logarytmu konduktancji w funkcji odwrotności temperatury dla germanu}

_{wyk.3. Wykres zależności logarytmu konduktancji w funkcji odwrotności temperatury dla arsenku galu}

Wnioski :

Wykresy lnσ =f(1000/T] dla krzemu , germanu , arsenku galu są funkcjami malejącymi .

Wartość konduktywności zależy od rezystancji , natomiast konduktywność jest odwrotnie proporcjonalna do rezystancji.

Przy wyznaczaniu wpływu temperatury na parametry przyrządów półprzewodnikowych podczas chłodzenia wartości rezystancji zwiększają się dla krzemu od 1,495 MΩ do 5,032 MΩ , dla germanu od 0,947kΩ do 1,452 kΩ , a dla arsenku galu od 38,87kΩ do 1075 kΩ

Energia pasma zabronionego dla krzemu wynosi 0,14eV dla germanu 0,19 eV , a dla arsenku galu 0,63 eV.