Теория метода и описание установки

Для анализа температурной зависимости электропроводности выражения для собственного и примесного полупроводников целесообразно объединить в одно

, (25)

где E_a - энергия активации электропроводности полупроводника, равная E_g/2 для собственного полупроводника, и E_пр/2 - для примесного полупроводника.

Практически при исследовании температурной зависимости проводимости полупроводников часто пользуются не проводимостью, а сопротивлением полупроводника. Тогда формула (25) для сопротивления принимает вид

, (26)

где R₀ - условное сопротивление полупроводникового материала при , B = E_a/ k - коэффициент температурной чувствительности, характеризующий физические свойства материала.

Зависимость сопротивления полупроводников от температуры значительно резче, чем у металлов. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) у них в десятки раз выше, чем у металлов и имеет отрицательный знак. Теплоэлектрический полупроводниковый прибор, использующий зависимость электрического сопротивления от температуры, предназначенный для регистрации изменения температуры окружающей среды, называется терморезистором или термистором. Он представляет собой обычное нелинейное полупроводниковое сопротивление с большим ТКС. Материалами для изготовления терморезисторов служат смеси окислов различных металлов: меди, марганца, цинка, кобальта, титана, никеля и др.

Из числа отечественных терморезисторов наиболее распространены кобальто-марганцевые (КМТ), медно-марганцевые (ММТ) и медно-кобальто-марганцевые (СТЗ) терморезисторы.

Для снятия температурной характеристики (26) образец (терморезистор или примесный полупроводник) помещает в нагревательную печь на одном уровне с головкой ртутного термометра в непосредственной близости от нее (рисунок 7). Для измерения сопротивления образца применяют цифровой мультиметр. Измеряют сопротивление и соответствующую температуру через каждые 5 K. По полученным значениям R вычисляют и строят графики R = f (T) и lg = f (10³/T).

Печь Измерительный прибор

Рисунок 7- Принципиальная схема установки для снятия температурной характеристики полупроводника

Коэффициент температурной чувствительности B может быть определен из данных измерения сопротивления терморезистора при каких-либо двух температурах T₁ и T₂ :

;