МЭТ лабораторные / МЭТ_2 лаб_отчёт

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МНЭ

отчёт

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Материалы электронной техники»

Тема: Исследование электрических свойств

полупроводниковых материалов

Студентка гр. 9283		Зикратова А.А.
Преподаватель		Кузнецова М. А.

Санкт-Петербург

2020

Экспериментальные результаты.

Обработка результатов эксперимента.

1. Рассчитать удельное сопротивление исследуемых полупроводниковых материалов для каждой температурной точки и соответствующие удельные проводимости образцов.

Пример расчёта для Si при T = 298 К:

ρ = = ‧ 10^-4 Ом ‧ м = 7,294 ‧ 10^-4 Ом ‧ м;

γ_эксп = = См / м ≈ 1371 См / м;

2) По данным табл. 2 построить температурные зависимости удельной проводимости полупроводников, откладывая по оси абсцисс параметр T⁻¹, а по оси ординат – значения ln γ_эксп,. Графики ln γ=f(T⁻¹) для всех исследованных полупроводниковых материалов привести на одном рисунке.

3 - 4) По данным табл. 3, рассчитать концентрации собственных носителей заряда в полупроводниках Si, Ge, InSb и SiC. Оценить значения собственной удельной проводимости в этих полупроводниках при T = 300 К.

Пример расчёта для Si:

= ‧ exp ( ) м³ ≈ 1,6962 ‧ 10²⁵ ‧ exp (-21,7) м³ ≈ 6,63 ‧ 10¹⁵ м³.

γ_i = q ‧ n ‧ (μ_n + μ_p) = 1,6 ‧ 10^-19 ‧ 6,63 ‧ 10¹⁵ ‧ (0,13 + 0,05) См / м ≈ 1,91 ‧ 10^-4 См/м

5) Сравнивания полученные в результате расчетов значения γ_i со своими экспериментальными данными γ_эксп (табл. 2), решить, какие же носители (собственные или примесные) определяют электрическую проводимость исследуемых образцов в интервале температур от T_min = 300 К до Т_max – максимальной температуры измерений.

Сравнивая данные из таблицы 1 и таблицы из п. 3 – 4:

Si: γ_эксп >> γ_i – примесная проводимость

Ge: γ_эксп ≈ γ_i – собственная проводимость

SiC: γ_эксп >> γ_i – примесная проводимость

InSb: γ_эксп ≈ γ_i – собственная проводимость

Если ∆Э_пр <<kT_max, то примеси в полупроводнике с большой вероятностью ионизированы: n_пр ≈ N_пр. По значению γ_эксп следует определить всю концентрацию этих примесей.

	kTmax, эВ	∆Эпр, эВ	м-3
Si	0,032141	0,01…0,02	4,76E+22
SiC		0,04…0,40	не все примеси иониз.

Для Si при T = 298 К:

n_пр = = м^-3 ≈ 4,76 ‧ 10²² м^-3.

6) Если в полупроводнике не все примеси ионизированы, то по наклону кривой можно найти ∆Э_пр.

Для SiC:

= = м^-3 ≈ 2,6 ‧ 10²⁰ м^-3

ΔЭ_пр = = 2 ‧ 8,62 ‧ 10^-5 ‧ ( ) ≈ 4,22 ‧ 10^-1 эВ

	T1, К	T2, К	n(T2), м-3	n(T1), м-3	∆Эпр, эВ
SiC	313	318	2,60E+20	2,30E+20	4,22E-01

7) Для полупроводников, у которых γ_эксп ≈ γ_i, определить ∆Э.

Пример расчёта для Ge:

n(T₁) = = м^-3 ≈ 5,2 ‧ 10²¹ м^-3

ΔЭ = = 2 ‧ 8,62 ‧ 10^-5 ‧ ) ≈ 1,56 ‧ 10^-1 эВ

	T1, К	T2, К	n(T2), м-3	n(T1), м-3	∆Эпр, эВ
Ge	308	313	5,1807E+21	5,2996E+21	1,56E-01
InSb	303	313	2,79455E+21	2,60213E+21	3,70E-02

8) Рассчитать значение n _эксп для Ge и InSb.

Пример расчёта для InSb при T = 358 К:

n_эксп = = м^-3 ≈ 3,87 ‧ 10²¹ м^-3

T = 358 К	γэксп, См / м	q, Кл	μn, м2 / (В ‧ с)	μp, м2 / (В ‧ с)	nэксп, м-3
Ge	4,55E+02	1,6E-19	0,39	0,19	4,90E+21
InSb	4,88E+03		7,8	0,075	3,87E+21

9) Для каждого из материалов на построенных зависимостях .определить температурные диапазоны реализации участков:

• ионизации примеси;

• истощения примеси;

• собственной электропроводности

а) Si:

T = 298 373 К - ионизация примеси;

б) Ge:

T = 298 333 К - ионизация примеси;

T = 333 338 К - истощение примеси;

T = 338 373 - собственная электропроводность;

в) SiC:

T = 298 373 К – уч-к истощения примеси;

г) InSb:

T = 298 318 К - ионизация примеси;

T = 318 323 К - истощение примеси;

T = 323 373 К - собственная электропроводность;

Вывод:

в ходе работы были исследованы электрические свойства полупроводниковых материалов. Установлена температурная зависимость удельного сопротивления. Для Ge и InSb найдена энергия ионизации примесей.