Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia nr 321

TEMAT :Wyznaczanie przerwy energetycznej w półprzewodniku
IMIĘ I NAZWISKO : Ireneusz Sozański
WYDZIAŁ : Elektryczny	SEMESTR : letni	ROK AKADEMICKI: 1995/96
ZESPÓŁ : nr 9	DATA WYKONANIA : 16 kwiecień 1996r
OCENA :	PODPIS :

Wiadomości teoretyczne:

W półprzewodnikach (jak również i w metalach) przewodnictwo elektryczne jest proporcjonalne do koncentracji nośników ładunku elektrycznego oraz ich ruchliwości. Stąd też zależność temperaturowa przewodnictwa zależała będzie od temperaturowej zależności obu tych wielkości.

W półprzewodnikach samoistnych, przykładami których są chemicznie czyste kryształy germanu i krzemu, nośnikami ładunku są w równej liczbie elektrony n i dziury p. Ich koncentracja n=p=n_i określa w danej temperaturze przewodnictwo właściwe s_i.. W stanie równowagi termodynamicznej koncentracja swobodnych nośników prądu jest rezultatem równości szybkości ich cieplnej generacji i rekombinacji. Stosując statystykę Maxwella-Boltzmana otrzymuje się następujące wyrażenie na koncentrację.

Z elementarnej teorii przewodnictwa elektrycznego otrzymuje się następujące wyrażenie dla ruchliwości U.

Gdzie m^* jest efektywną masą ładunku, a jest średnim czasem życia nośnika w danym stanie. Czas ten określają procesy rozpraszania nośników ładunku w krysztale. Najbardziej efektywnymi centrami rozpraszającymi w półprzewodnikach są drgania cieplne atomów (fonony) i jony domieszkowe.

Metoda pomiarowa:

Szerokość pasma wzbronionego DE należy wyznaczyć z temperaturowej zależności przewodnictwa właściwego półprzewodnika.

Badana próbka umieszczona jest w termostacie pozwalającym ustalić temperaturę próbki. Przewodnictwo właściwe wyliczamy z pomiaru oporu, który mierzymy uniwersalnym miernikiem RLC.

Zestaw przyrządów:

Badana próbka germanowa, cyfrowy miernik uniwersalny RLC, termostst.

UT- ultra termostat, T- termometr, KT- termometr kontaktowy

Czynności pomiarowe:

a) zmierzyć opór próbki w zakresie temperatur od pokojowej do 90 ^oC (pomiary

wykonać co 5 ^oC) i obliczyć przewodnictwo właściwe próbki.

b) wykonać wykres zależności lns=f(1/T).

c) z wykresu oszacować szerokość pasma wzbronionego w badanym

półprzewodniku.

d) obliczyć wartość szerokości pasma wzbronionego metodą najmniejszych

kwadratów oraz błąd jej wyznaczenia. Porównać wynik z wynikiem

otrzymanym w punkcie c).

T[C]	R[W]
17,2 0,05	5650,5
22,50,05	5200,5
27,50,05	4650,5
32,50,05	4020,5
37,50,05	3410,5
42,50,05	2730,5
47,50,05	2200,5
52,50,05	1790,5
57,50,05	1410,5
62,50,05	1150,5
67,50,05	920,5
72,50,05	740,5
77,50,05	620,5
82,50,05	510,5
87,50,05	440,5

Wykres

Obliczenia:

= 0.0177 [eV]

---