4. Оценим значения собственной удельной проводимости в этих полупроводниках при 300 к:
По формуле: i = qn(n + p)
Si: i = 1,6∙10-19∙5,74∙1015 ∙(0,13+0,05) = 1,65∙10-4 [ ]
Ge: i = 1,6∙10-19∙2,08∙1019 ∙(0,39+0,19) = 1,93 [ ]
SiC: i = 1,6∙10-19∙5,01 ∙(0,04+0,006) = 3,69∙10-20 [ ]
InSb: i = 1,6∙10-19∙1,45∙1022∙(7,8+0,075) = 1,83∙104 [ ]
5. Сравнивая полученные в результате расчетов значения γi со своими экспериментальными данными γэксп, решим, какие же носители (собственные или примесные) определяют электрическую проводимость исследуемых образцов в интервале температур от Tmin = 300 К до Тmax – максимальной температуры измерений:
Si: i = 1,65∙10-4 [ ]; эксп = 1339,286 [ ]; => i << эксп
Ge: i = 1,93 [ ]; эксп = 498,34 [ ]; => i << эксп
SiC: i = 3,69∙10-20 [ ]; эксп = 22,86 [ ]; => i << эксп
InSb: i = 1,83∙104 [ ]; эксп = 2483,44 [ ]; => i >> эксп
Значит, для Si, Ge и SiC наблюдается примесная электропроводность, а для InSb – собственная.
Сделаем оценку: все ли примеси ионизированы в данном температурном диапазоне при помощи сравнения энергии тепловой ионизации:
k*Tmax = 8,617∙10-5∙388 = 0,0334 [эВ]
Si: 0,01 < 0,03 – все примеси ионизированы
Ge: 0,01 < 0,03 – все примеси ионизированы
SiC: 0,04 > 0,03 – не все примеси ионизированы
InSb: 0,005 < 0,03 – все примеси ионизированы
6. Найдем △э для SiC по формуле:
,
при этом = 2∙8,617∙10-5∙(
)∙ln
= 0,38 [эВ]
При этом, по формулам:
Таким образом:
=
2∙8,617∙10-5∙(
)∙ln
= 0,39 [эВ]
7.
Найдем
△Э
для Si,
Ge
и InSb
по формуле:
Si:
2∙8,617∙10-5∙(
)∙(ln
-
ln
)
= 0,16 [эВ]
Ge: = 0,06 [эВ]
InSb: = 0,03 [эВ]
ВЫВОД
В ходе данной лабораторной работы были получены данные, на основании которых были построены графики зависимости ln(1/T). Также, были сделаны следующие выводы: 1) Для Si, Ge и SiC наблюдается примесная электропроводность, а для InSb – собственная. 2) Сравнивая энергию ионизации примесей, можно сказать о том, что полная ионизация примесей наблюдается: Si, Ge, InSb; неполная – SiC. 3) Определяя области собственной и примесной электропроводности, получаем следующее: Собственная электропроводность для: Si не наблюдается; Ge – [343; 388] К; SiC – [318; 388] К; InSb – [368; 388] К; Примесная электропроводность для: Si - [303;388] К; Ge – [303; 343] К; SiC – [303; 318] К; InSb – [303; 368] К; 4) Также, были определены следующие участки:
|
Si |
Ge |
SiC |
InSb |
Ионизация примеси |
|
|
|
|
Истощение примеси |
|
|
|
|
Собственная электропроводность |
|
|
|
|