Министерство цифрового развития и массовых коммуникаций РФ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
Лабораторная работа №2
«Проводимость полупроводников»
Выполнил:
Студент группы
Бригада № 3
Проверил:
Каравашкина В. Н.
Москва, 2025.
Цель работы
Целью настоящей работы является изучение студентами основных факторов, влияющих на проводимость полупроводников, применяющихся в различных областях техники связи.
В процессе работы изучаются зависимости сопротивления полупроводников металлов от концентрации примеси и температуры.
Ход работы
Материал полупроводника – Арсенид галлия GaAs
Тип полупроводника – донорный
Размеры образца (ширина, высота, длина), см – 1, 2, 1
Выражение для собственной концентрации носителей заряда п/п:
– эффективная
плотность состояний для электронов в
зоне проводимости
– эффективная
плотность состояний для дырок в валентной
зоне
– ширина
запрещенной зоны
Результаты эксперимента:
Nд = 0 см-3
Материал |
GaAs (Арсенид галлия) |
|||||||
Температура T, °К |
213 |
238 |
263 |
288 |
313 |
338 |
363 |
393 |
Собственная концентрация носителей заряда, 1/см3 |
6,43 |
5,88·102 |
2,31·104 |
4,87·105 |
6,37·106 |
5,74·107 |
3,85·108 |
2,77·109 |
Сопротивление R, Ом |
1,16·1014 |
8,46·1011 |
1,62·1010 |
6,14·108 |
3,92·107 |
3,72·106 |
4,86·105 |
5,87·104 |
Таблица 1 – Зависимость сопротивления полупроводника от температуры
Рисунок 1 – График зависимости сопротивления полупроводника от температуры (при Nд=0) (вертикальная логарифмическая ось)
Nд = 1015 см-3
Материал |
GaAs (Арсенид галлия) |
|||||||
Температура T, °К |
213 |
238 |
263 |
288 |
313 |
338 |
363 |
393 |
Собственная концентрация носителей заряда, 1/см3 |
6,43 |
5,88·102 |
2,31·104 |
4,87·105 |
6,37·106 |
5,74·107 |
3,85·108 |
2,77·109 |
Сопротивление R, x10-1 Ом |
7,74 |
5,17 |
3,89 |
3,11 |
2,6 |
2,23 |
1,95 |
1,69 |
Таблица 2 – Зависимость сопротивления полупроводника от температуры
Рисунок 2 – График зависимости сопротивления полупроводника от температуры (при Nд = 1015 см-3)
T = 300 °К
Материал |
GaAs (Арсенид галлия) |
|||||||
Концентрация примеси, 1/см3 |
1515 |
5·1515 |
1516 |
5·1516 |
1517 |
5·1517 |
1518 |
5·1518 |
Собственная концентрация носителей заряда, 1/см3 |
1,76·106 |
|||||||
Сопротивление R, Ом |
2,84·10-1 |
5,68·10-2 |
2,84·10-2 |
5,68·10-3 |
2,84·10-3 |
5,68·10-4 |
2,84·10-4 |
5,68·10-5 |
Таблица 3 - Зависимость сопротивления п/п от концентрации примеси
Рисунок 3 – График зависимости сопротивления полупроводника от концентрации донорной примеси (при T = 300 °К) (вертикальная и горизонтальная логарифмические оси)
По результатам эксперимента можно сделать вывод, что сопротивление собственного полупроводника уменьшается резко с увеличением температуры, а сопротивление примесного – не так резко. Обе зависимости нелинейные.
Сопротивление полупроводника уменьшается с возрастанием концентрации примеси линейно.