2. Експериментальна установка та методика вимірювання

Мал.2.2. Пристрій для визначення типу провідності з допомогою термозонду: 1 – напівпровідник; 2 – холодна металева підкладка; 3 – гарячий зонд; 4 – електронагрівник; 5 – мілівольтметр або гальванометр.

Найбільш застосовними і швидко і швидко здійснюваними в лабораторних умовах є методи: по знаку термо Е.Р.С, по вигляду вольт-амперної характеристики для точкового контакту метал напівпровідник та по світловому зонду.

Суть названих методів розглядається у теоретичних відомостях. Якщо в напівпровіднику здійснювати локальний нагрів, то в ньому виникне різниця температур, що є умовою ефекту Зеєбека і отже у напівпровіднику виникне термо Е.Р.С. (2.8). Типовий пристрій для визначення знаку носіїв заряду в напівпровіднику термоелектричним методом приведений на мал.2.2. Полярність мілівольтметра, вказана на мал.2.2, відповідає зразку з електричною провідністю, для діркової провідності стрілка мілівольтметра буде відхилятися в протилежний бік, оскільки для випадку, коли гарячий зонд дотикається до п- області місце контакту заряджається позитивно відносно холодного контакту, якщо ж гарячий зонд знаходиться на p - області то він заряджається негативно відносно холодного кінця. Для речовин з високим питомим опором (таких як SiC) використовують пристрій з гарячою підкладкою і холодним точковим контактом.

Для визначення типу провідності можна застосувати метод визначення коефіцієнта випрямлення на контакті металевого вістря з напівпровідником. У більшості випадків на такому контакті виникають мікроскопічні p-n – переходи і отже контакт створює запірний шар на поверхні напівпровідника. Випрямляюча властивість контакту метал-напівпровідник може бути оцінена коефіцієнтом випрямлення K. Ця величина визначається відношенням сили струму у прямому напрямку до сили струму у зворотному напрямку взятій при одній і тій же числовій величині різниці потенціалів:

K = I_пр./I_зв. (2.15)

Мал.2.3. Схема для визначення коефіцієнта випрямлення на контакті металевого вістря з напівпровідником.

Якщо до такого контакту прикласти напругу з двома можливими полярностями, то по величині коефіцієнта випрямлення можна судити про те, які носії заряду характеризують провідність в об'ємі напівпровідника. Для цієї мети використовують схему, наведену на мал.2.3. замінюючи зразки, визначають для них K при постійній величіні напруги і роблять висновок про тип провідності напівпровідника.

Користуючись даною установкою визначити знак носіїв заряду можна визначити з допомогою світлового зонда. Так, при освітленні позитивного електрода до нього притягуються фотоелектрони і при зростанні напруги все більша їх частина буде втягуватися в електрод і зумовлена ними фотопровідність буде зменшуватися, У випадку, коли на освітленому електроді буде мінус, поле буде втягувати електрони в глибину зразка і лише мала їх доля буде повертатися у металевий електрод. При цьому провідність буде зростати. Така ситуація буде при електронній провідності в зразку. Оскільки світло збуджує основні носії заряду, то при дірковій провідності в зразку картина буде протилежна до описаної вище.