ПРАКТИКУМ №2
ПРОВОДИМОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
1. Цель работы
Целью настоящей работы является изучение студентами основных факторов, влияющих на проводимость полупроводников, применяющихся в различных областях техники связи.
В процессе работы студентами изучаются зависимости сопротивления полупроводников металлов от концентрации примеси и температуры.
2. Краткие теоретические сведения
Ознакомиться с теорией по материалам параграфов 4.1-4.6, 5.1-5.3, 5.5 [1] или параграфов 2.1 и 2.2 из [3].
3. Методические указания по выполнению лабораторной работы
3.1.Вызвать программу лабораторной работы, для чего кликнуть мышью на ярлыке 2МЕТ на рабочем столе.
3.2.Ввести исходные данные согласно заданному преподавателем номеру варианта 1...10 и данным таблицы 1. В поле «концентрация примеси» поставить значение 0. В поле «температура» поставить значение 213 К. После ввода значения температуры необходимо нажать на экране кнопку «выполнить расчёт». Занести результат измерения в таблицу 4. Повторить это для каждого значения температуры в диапазоне от 213 до 393 градусов по шкале Кельвина. Произвести расчёт в 8 точках диапазона.
3.3.Построить полученную зависимость сопротивления собственного полупроводника в отчете. Сделать вывод о влиянии температуры на концентрацию подвижных носителей заряда в собственном полупроводнике и его сопротивление.
3.4.В поле «концентрация примеси» поставить значение 1Е15. При вводе концентрации примеси необходимо пользоваться экспоненциальной формой
записи. Например, число 
следует записать, как 3E17, число 
– как 1Е–6. В поле «температура» поставить значение 213 К. После ввода значения температуры необходимо нажать на экране кнопку «выполнить расчёт». Занести результат измерения в таблицу 3. Повторить это для каждого значения температуры в диапазоне от 213 до 393 градусов по шкале Кельвина. Произвести расчёт в 8 точках диапазона.
2
3.5.Построить полученную зависимость сопротивления примесного полупроводника в отчете. Сделать вывод о влиянии температуры на концентрацию основных носителей заряда в собственном полупроводнике и его сопротивление.
3.6.В поле «температура» поставить значение 300 К. После ввода значения температуры необходимо нажать на экране кнопку «выполнить расчёт». Занести результат измерения в таблицу 4. Повторить это для каждого значения концентрации примеси в диапазоне от 1015 до 5*1018 см-3. Произвести расчёт в 7 точках диапазона.
3.7.Построить полученную зависимость сопротивления примесного полупроводника в отчете. Сделать вывод о влиянии концентрации примеси на концентрацию основных и неосновных носителей заряда в собственном полупроводнике и его сопротивление.
3.8.Сделать вывод по проделанной работе.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1. |
|
|
Номер |
|
|
Материал |
|
Тип |
|
Размеры образца |
|
|||||
варианта |
|
полупроводника |
полупроводника |
|
(ширина, высота, |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
длина), см |
|
||
1 |
|
|
Германий |
Донорный |
1, 1, 1 |
|
|
||||||
2 |
|
|
Кремний |
Акцепторный |
2, 1, 1 |
|
|
||||||
3 |
|
Арсенид галлия |
Донорный |
1, 2, 1 |
|
|
|||||||
4 |
|
|
Германий |
Акцепторный |
1, 1, 2 |
|
|
||||||
5 |
|
|
Кремний |
Донорный |
1, 1, 1 |
|
|
||||||
6 |
|
Арсенид галлия |
Акцепторный |
2, 1, 1 |
|
|
|||||||
7 |
|
|
Германий |
Донорный |
1, 2, 1 |
|
|
||||||
8 |
|
|
Кремний |
Акцепторный |
1, 1, 2 |
|
|
||||||
9 |
|
Арсенид галлия |
Донорный |
1, 1, 1 |
|
|
|||||||
10 |
|
|
Кремний |
Акцепторный |
1, 2, 1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
Материал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура, °К |
|
213 |
|
|
|
|
|
|
|
|
393 |
|
|
Собственная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
концентрация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
носителей заряда, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1/см3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
Материал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура, °К |
213 |
|
|
|
|
|
|
393 |
|
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
основных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
носителей |
заряда, |
|
|
|
|
|
|
|
|
1/см3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4 |
|
Материал |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
1015 |
|
|
|
|
|
5*1018 |
|
|
примеси, 1/см3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
основных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
носителей |
заряда, |
|
|
|
|
|
|
|
|
1/см3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Содержание отчета
Отчёт должен содержать:
–название и цель работы;
–полностью заполненные таблицы 2-4;
–график температурной зависимости сопротивления собственного полупроводника;
–график температурной зависимости сопротивления примесного полупроводника;
–график зависимости сопротивления примесного полупроводника от концентрации примеси;
–промежуточные и общий выводы.
5. Контрольные вопросы
1. Чем структура полупроводниковых материалов отличается от структуры проводников?
2. Чем обеспечивается электропроводность полупроводников?
3. Как и почему меняется электропроводимость полупроводников в зависимости от температуры?
4
4. Как и почему меняется электропроводимость полупроводников в зависимости от выбора материала?
5. Как и почему меняется электропроводимость полупроводников в зависимости от воздействия электрического поля?
6. Как и почему меняется электропроводимость полупроводников в зависимости от наличия/концентрации примеси?
7. Где применяются полупроводники?
8. Почему примесные полупроводники применяются чаще, чем собственные? 9. Какие процессы, происходящие в полупроводниках, позволяют их применять
в излучающих оптических приборах?
10.Какие процессы, происходящие в полупроводниках, позволяют их применять в фоточувствительных приборах?
Список литературы:
1. Сорокин В. С., Антипов Б. Л., Лазарева Н. П.С 65 Материалы и элементы электронной техники. Проводники, полупроводники, диэлектрики: Учебник. — Т. 1. —2е изд., испр. — СПб.: Издательство «Лань», 2015. — 448 c.:ил. — (Учебники для вузов. Специальная литература).ISBN 978-5-8114-2003-2
2. Сорокин В. С., Антипов Б. Л., Лазарева Н. П.С 65 Материалы и элементы электронной техники. Активныедиэлектрики, магнитные материалы, элементы электроннойтехники: Учебник. — Т. 2. — 2е изд., испр. — СПб.:Издательство «Лань», 2016. — 384 c.: ил. — (Учебники длявузов.
Специальная литература).ISBN 978-5-8114-2002-5
3. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника / Под ред. Н.Д. Фёдорова. – М., Радио и связь, 1998.