МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра МНЭ
отчет
по лабораторной работе №3
по дисциплине «ЭлТМВ»
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Студент гр. 4493 |
|
Шевцов А.И. Мухин А.П. Дроздов Д.А. |
Преподаватель |
|
Хахулин С.А. |
Санкт-Петербург
2026
Цель работы:
Исследование спектральных зависимостей фотопроводимости
полупроводников СdS и СdSе и зависимостей фотопроводимости от уровня
оптического облучения.
Обработка результатов:
Таблица №1 Градуировочная таблица |
|||||
Деление барабана |
λ, мкм |
Эλ, у. е. |
Деление барабана |
λ, мкм |
Эλ, у. е. |
600 |
476 |
141 |
2100 |
528 |
295 |
700 |
477 |
143 |
2200 |
536 |
323 |
800 |
478 |
145 |
2300 |
545 |
353 |
900 |
479 |
147 |
2400 |
555 |
385 |
1000 |
480 |
150 |
2500 |
566 |
420 |
1100 |
481 |
153 |
2600 |
579 |
460 |
1200 |
482 |
157 |
2700 |
594 |
505 |
1300 |
484 |
163 |
2800 |
611 |
560 |
1400 |
487 |
172 |
2900 |
629 |
630 |
1500 |
490 |
182 |
3000 |
649 |
710 |
1600 |
494 |
195 |
3100 |
672 |
830 |
1700 |
499 |
210 |
3200 |
697 |
990 |
1800 |
505 |
228 |
3300 |
725 |
1170 |
1900 |
512 |
248 |
3400 |
758 |
1370 |
2000 |
520 |
270 |
3500 |
800 |
1600 |
п. 1 вычислить проводимость полупроводника на свету для всех длин волн
γс = 1/Rс.
п.2 вычислить фотопроводимость γф
γф = γс – γт
Rт1 = 9.4 МОм Rт2 = 16.05 МОм
γт1 = 1 / 9.4 = 0.11 мкСм γт2 = 1 / 16.05 = 0.06 мкСм
п. 3 Вычислить приведенную фотопроводимость
γ` = γф / Эλ
Таблица №2 Измерение проводимости |
|||||||||
Деление барабана |
Образец 1 Rc МОм/ γ мкСм |
Образец 2 Rc МОм/ γ мкСм |
|||||||
R МОм |
γс мкСм |
γф мкСм |
γ` у. е. * 10-6 |
R МОм |
γс мкСм |
γф мкСм |
γ` у. е. * 10-3 |
||
600 |
8.3 |
0.12 |
0.01 |
7.43 |
3.7 |
0.27 |
0.21 |
1.49 |
|
700 |
8 |
0.13 |
0.02 |
10.49 |
2.85 |
0.35 |
0.29 |
2.03 |
|
800 |
7.6 |
0.13 |
0.02 |
14.88 |
2.24 |
0.45 |
0.39 |
2.67 |
|
900 |
7.03 |
0.14 |
0.03 |
21.94 |
1.69 |
0.59 |
0.53 |
3.62 |
|
1000 |
6.3 |
0.16 |
0.05 |
32.49 |
1.25 |
0.80 |
0.74 |
4.93 |
|
1100 |
5.5 |
0.18 |
0.07 |
46.94 |
0.91 |
1.10 |
1.04 |
6.79 |
|
1200 |
4.6 |
0.22 |
0.11 |
68.40 |
0.68 |
1.47 |
1.41 |
8.98 |
|
1300 |
3.5 |
0.29 |
0.18 |
107.80 |
0.49 |
2.04 |
1.98 |
12.15 |
|
1400 |
2.5 |
0.40 |
0.29 |
168.60 |
0.36 |
2.78 |
2.72 |
15.80 |
|
1500 |
1.59 |
0.63 |
0.52 |
285.13 |
0.25 |
4.00 |
3.94 |
21.65 |
|
1600 |
0.94 |
1.06 |
0.95 |
489.14 |
0.17 |
5.88 |
5.82 |
29.86 |
|
1700 |
0.49 |
2.04 |
1.93 |
919.44 |
0.11 |
9.09 |
9.03 |
43.00 |
|
1800 |
0.22 |
4.55 |
4.44 |
1945.37 |
0.08 |
12.82 |
12.76 |
55.97 |
|
1900 |
0.1 |
10.10 |
9.99 |
4028.63 |
0.05 |
20.00 |
19.94 |
80.40 |
|
2000 |
0.05 |
20.41 |
20.30 |
7517.84 |
0.04 |
26.32 |
26.26 |
97.24 |
|
2100 |
0.03 |
38.46 |
38.35 |
13000 |
0.04 |
25.00 |
24.94 |
84.54 |
|
2200 |
0.01 |
83.33 |
83.22 |
25766 |
0.04 |
25.00 |
24.94 |
77.21 |
|
2300 |
0.01 |
166.67 |
166.56 |
47183 |
0.04 |
24.39 |
24.33 |
68.92 |
|
2400 |
0 |
250.00 |
249.89 |
64907 |
0.05 |
20.41 |
20.35 |
52.85 |
|
2500 |
0 |
333.33 |
333.22 |
79338 |
0.07 |
14.29 |
14.23 |
33.87 |
|
2600 |
0.01 |
200.00 |
199.89 |
43454 |
0.13 |
7.69 |
7.63 |
16.59 |
|
2700 |
0.01 |
83.33 |
83.22 |
16480 |
0.26 |
3.85 |
3.79 |
7.50 |
|
2800 |
0.09 |
10.99 |
10.88 |
1943 |
0.63 |
1.59 |
1.53 |
2.73 |
|
2900 |
3 |
0.33 |
0.22 |
35.45 |
2.13 |
0.47 |
0.41 |
0.65 |
|
3000 |
8.2 |
0.12 |
0.01 |
1.68 |
6.9 |
0.14 |
0.08 |
0.12 |
|
3100 |
9 |
0.11 |
0.00 |
0.00 |
9.4 |
0.11 |
0.05 |
0.06 |
|
3200 |
9.05 |
0.11 |
0.00 |
0.00 |
10.2 |
0.10 |
0.04 |
0.04 |
|
3300 |
9.09 |
0.11 |
0.00 |
0.00 |
10.6 |
0.09 |
0.03 |
0.03 |
|
3400 |
9.2 |
0.11 |
0.00 |
0.00 |
10.8 |
0.09 |
0.03 |
0.02 |
|
3500 |
9.2 |
0.11 |
0.00 |
0.00 |
10.8 |
0.09 |
0.03 |
0.02 |
|
п.4 Построить спектральную зависимость
γфmax1 = 79338 * 10-6
γфmax2 = 97.24 * 10-3
Таблица №3 Построение спектральной зависимости |
|||||
λ, мкм |
Образец 1 |
Образец 2 |
|||
γ` у. е. * 10-6 |
γ΄ф / γ΄ф max, о. е. |
γ` у. е. * 10-3 |
γ΄ф / γ΄ф max, о. е. |
||
476 |
7.43 |
0.00009 |
1.49 |
0.01534 |
|
477 |
10.49 |
0.00013 |
2.03 |
0.02092 |
|
478 |
14.88 |
0.00019 |
2.67 |
0.02741 |
|
479 |
21.94 |
0.00028 |
3.62 |
0.03720 |
|
480 |
32.49 |
0.00041 |
4.93 |
0.05073 |
|
481 |
46.94 |
0.00059 |
6.79 |
0.06983 |
|
482 |
68.40 |
0.00086 |
8.98 |
0.09240 |
|
484 |
107.80 |
0.00136 |
12.15 |
0.12497 |
|
487 |
168.60 |
0.00213 |
15.80 |
0.16250 |
|
490 |
285.13 |
0.00359 |
21.65 |
0.22263 |
|
494 |
489.14 |
0.00617 |
29.86 |
0.30706 |
|
499 |
919.44 |
0.01159 |
43.00 |
0.44225 |
|
505 |
1945.37 |
0.02452 |
55.97 |
0.57556 |
|
512 |
4028.63 |
0.05078 |
80.40 |
0.82685 |
|
520 |
7517.84 |
0.09476 |
97.24 |
1.00004 |
|
528 |
13000 |
0.16386 |
84.54 |
0.86942 |
|
536 |
25766 |
0.32476 |
77.21 |
0.79405 |
|
545 |
47183 |
0.59470 |
68.92 |
0.70881 |
|
555 |
64907 |
0.81809 |
52.85 |
0.54353 |
|
566 |
79338 |
1.00000 |
33.87 |
0.34832 |
|
579 |
43454 |
0.54771 |
16.59 |
0.17063 |
|
594 |
16480 |
0.20771 |
7.50 |
0.07710 |
|
611 |
1943 |
0.02449 |
2.73 |
0.02805 |
|
629 |
35.45 |
0.00045 |
0.65 |
0.00668 |
|
649 |
1.68 |
0.00002 |
0.12 |
0.00123 |
|
672 |
0 |
0 |
0.06 |
0.00057 |
|
697 |
0 |
0 |
0.04 |
0.00040 |
|
725 |
0 |
0 |
0.03 |
0.00030 |
|
758 |
0 |
0 |
0.02 |
0.00024 |
|
800 |
0 |
0 |
0.02 |
0.00021 |
|
Рис. 1 Спектральная зависимость
п.4 Определить красную границу фотоэффекта, вычислить энергию активации фотопроводимости
λпор = λ1/2
ΔЭ
=
γ΄ф / γ΄ф max (λ1/2) = ½ * γ΄ф / γ΄ф max (λmax)
Для 1 образца:
λmax = 566 мкм, γ΄ф / γ΄ф max ≈ 1, γ΄ф / γ΄ф max (λпор) = 0.5 Спектральная зависимость на участке [566; 649] близка к линейной.
λпор ≈ 580 мкм
ΔЭ
=
Для 2 образца:
λmax = 520 мкм, γ΄ф / γ΄ф max ≈ 1, γ΄ф / γ΄ф max (λпор) = 0.5 Спектральная зависимость на участке [520; 579] близка к линейной.
λпор ≈ 556 мкм
ΔЭ
=
п. 5 вычислить проводимость и фотопроводимость полупроводника для каждого значения ширины щели
γт1 0.11 мкСм γт2 = 0.06 мкСм d0 = 4мм
Таблица №4 Определение зависимости проводимости от ширины щели |
||||||||||
Образец 1 |
Образец 2 |
|||||||||
d, мм |
Rc, кОм |
γc, мкСм |
γф, мкСм |
d / d0 о.е. |
d, мм |
Rc, МОм |
γc, мкСм |
γф, мкСм |
d / d0 о.е. |
|
0.01 |
9442 |
0.11 |
0.00 |
0.0025 |
0.01 |
5.9 |
0.17 |
0.11 |
0.0025 |
|
0.02 |
9430 |
0.11 |
0.00 |
0.005 |
0.02 |
3.4 |
0.29 |
0.23 |
0.005 |
|
0.03 |
9420 |
0.11 |
0.00 |
0.0075 |
0.03 |
2.5 |
0.40 |
0.34 |
0.0075 |
|
0.05 |
9413 |
0.11 |
0.00 |
0.0125 |
0.05 |
1.24 |
0.81 |
0.75 |
0.0125 |
|
0.1 |
9400 |
0.11 |
0.00 |
0.025 |
0.1 |
0.6 |
1.67 |
1.61 |
0.025 |
|
0.2 |
1250 |
0.80 |
0.69 |
0.05 |
0.2 |
0.28 |
3.57 |
3.51 |
0.05 |
|
0.3 |
122 |
8.20 |
8.09 |
0.075 |
0.3 |
0.19 |
5.26 |
5.20 |
0.075 |
|
0.5 |
28 |
35.71 |
35.60 |
0.125 |
0.5 |
0.12 |
8.55 |
8.49 |
0.125 |
|
1 |
7.5 |
133.33 |
133.22 |
0.25 |
1 |
0.06 |
15.87 |
15.81 |
0.25 |
|
2 |
3.1 |
322.58 |
322.47 |
0.5 |
2 |
0.04 |
25.64 |
25.58 |
0.5 |
|
4 |
2.08 |
480.77 |
480.66 |
1 |
4 |
0.04 |
26.32 |
26.26 |
1 |
|
п.5 построить световую характеристику
Рис. 2 Световая характеристика
Вывод:
Оба образца обладают примерно одинаковой энергией активации и красной границей фотоэффекта, фотоэффект происходит на практически одинаковом спектре. При интенсивность освещения соответствующей ширине щели ≤ 0.2 мм фотопроводимость выше у селенида кадмия, при повышении интенсивности освещения фотопроводимость выше у сульфида кадмия.
