Politechnika Lubelska	Laboratorium materiałoznawstwa
w Lublinie	Ćwiczenie M-6
Duda Grzegorz Szuba Krzysztof Andrzej Osiński		Semestr III	Grupa: 3.5	Rok akademicki: 1996/97
Temat ćwiczenia: Materiały półprzewodnikowe.			Data wykonania: 25.11.96	Ocena:

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie podstawowych własności półprzewodników

- rezystancji właściwej i szerokości pasma zabronionego.

Zakres ćwiczenia: Pomiary rezystancji próbek materiałów półprzewodnikowych przy różnych temperaturach i obliczenie na ich podstawie szerokości pasma zabronionego.

Wykonanie ćwiczenia:

Układ pomiarowy:

Oznaczenia na rysunku: 1,2,3 - badane próbki; 4 - naczynie z olejem; 5 - grzałka połączona z autotransformatorem; T - termometr; Ω - omomierz.

Wymiary próbek:

nazwa półprzewodnika	german (Ge)	krzem (Si)	arsenek galu (GaAs)
powierzchnia przekroju	0.125 cm^2	0.05 cm^2	0.05cm^2
długość	1.5 cm	0.024 cm	0.044 cm

Kolejne stopnie obliczeń:

Obliczamy przewodność dla poszczególnych próbek

następnie korzystając z równania: gdzie k=8.625*10^-5eV/K

tworzymy układ równań: stąd:

gdzie E_g - szerokość przerwy energetycznej.

Tabela pomiarowa nr1:

Lp.	t	T	R1	R2	R3	σ1	σ2	σ3	1000/T	k^-1
	°C	K	kΩ	kΩ	MΩ	1/Ωm	1/Ωm	1/Ωm	K^-1	eV/K
	33,8	306,96	7,18	15,1	80	1,671309	0,031788	0,011	3,257753
	43,8	316,96	6,9	15,1	65	1,739130	0,031788	0,013538	3,154972
	53,8	326,96	6,72	15,1	62	1,785714	0,031788	0,014194	3,058478
	63,8	336,96	6,72	14,9	52	1,785714	0,032215	0,016923	2,967711
	73,8	346,96	6,47	14,8	47	1,854714	0,032432	0,018723	2,882177	11594,2
	83,8	356,96	6,22	14,6	46	1,929260	0,032877	0,01913	2,801434
	93,8	366,96	5,78	14,4	42	2,076124	0,033333	0,020952	2,725093
	103,8	376,96	5,45	14,2	36	2,201834	0,033803	0,024444	2,652801
	110,8	383,96	5,15	14,1	34	2,330097	0,034043	0,025882	2,604438
	120	393,16	4,91	13,5	42	2,443991	0,035556	0,020952	2,543494

Obliczenia E_g dla poszczególnych różnic temperatur (na podstawie tabeli 1):

	Si	GaAs	Ge
Eg(1-2)=	0,06676	0	0,348486
Eg(1-3)=	0,057315	0	0,220644
Eg(1-4)=	0,039379	0,00793	0,256204
Eg(1-5)=	0,047823	0,009217	0,244289
Eg(1-6)=	0,054258	0,012729	0,209193
Eg(1-7)=	0,070241	0,015372	0,208672
Eg(1-8)=	0,07861	0,017523	0,227692
Eg(1-9)=	0,08774	0,018092	0,225928
Eg(1-10)=	0,091779	0,02705	0,155618

Wnioski i spostrzeżenia:

• Podczas obliczeń dla E_g(1-2) i E_g(1-3) w arsenie galu wystąpiły wartości zerowe, które wynikają z tego, że wartość zmiany przewodności dla tych pomiarów wyniosła zero co po wstawieniu do wzoru dawało nam ln1, a to jest równe zero.

• Z ćwiczenia wynika bardzo ważna zależność przewodności półprzewodników od temperatury. Jest to przydatne w wielu dziedzinach w których wykorzystuje się własności przewodzące półprzewodników. Dzięki znajomości własności tych materiałów możemy dobrać odpowiednie półprzewodniki do odpowiednich warunków (temperatur) pracy.

• Z wyników obliczeń wynika, że wraz ze wzrostem temperatury wzrasta przewodność, a maleje rezystancja. Jest to spowodowane tym, że wzrasta energia wewnętrzna cząstek zawartych w półprzewodniku. Co pociąga za sobą wzrost energii aktywacji.

Wykres E_g=f(T)

---