Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь со схемой, изображенной на рис. 3, и, пользуясь этой схемой, определите, где на стенде располагаются соответствующие приборы, а также - какова цена их деления.

2. Ознакомьтесь с градуировочным графиком термопары, используемой в установке (график размещен на лабораторном стенде).

3. Включите источник напряжения (УСИП), подаваемого на образец. Установив напряжение на выходе УСИП равным 6 В, по показаниям миллиамперметра проверьте, идет ли в цепи электрический ток.

4. Включите блок питания нагревателя (ВУП-2) и по мере повышения температуры (начиная от комнатной до +70°С) через каждые 5°С фиксируйте силу тока I₊,проходящего по образцу. Результаты измерений запишите в таблицу 1.

Таблица 1

Термо-ЭДС V0, мВ	Тем-пература T, К	Ток I+ через образец при нагреве, мА	Ток I через образец при остывании, мА	Сред-ний ток I, мА	lnI	1/2kT, (эВ)-1	, См/м
…. …. ….

5. Выключите блок питания нагревателя и по мере остывания образца через каждые 5°С фиксируйте силу тока I_, проходящего по образцу. Результаты измерений запишите в таблицу 1.

6. Для каждой температуры вычислите среднее (при нагреве и остывании) значение силы тока Iчерез образец. Используя формулу (11), рассчитайте величину удельной электропроводностиобразца для разных температур.Значения l и S представлены на стенде. Результаты вычислений занесите в таблицу 1. При расчётах учесть, что1 эВ  1,610^19Дж.

Постройте график зависимости ln [(T)]от 1/2kТ. Пользуясь графиком,определите основные энергетические параметры полупроводника: Е_g, и Е_Д (или Е_А); выразите их в электронвольтах. Пользуясь таблицами 2 и 3, определите, из какого материала изготовлен исследуемый образец.

Таблица 2

Значения ширины запрещённой зоны некоторых кристаллов

Материал	C (алмаз)	Si	Ge	Sn (серое олово)
Ширина запрещенной зоны Еg, эВ	5,2	1,21	0,72	0,08

Таблица 3

Глубина залегания некоторых примесных уровней в германии и кремнии

	P	As	Sb	B	Al	Ga	In
в Si, эВ в Ge, эВ	0,045 0,012	0,050 0,013	0,039 0,010	0,045 0,010	0,060 0,010	0,070 0,011	0,16 0,011

8. Используя данные о концентрации примеси в полупроводнике (данные размещены на стенде), оцените величину подвижности носителей заряда в нём. При расчете учтите, что в области истощения примеси награфикеln[(T)]от 1/2kТ концентрация электронов в полупроводникеравна концентрации примеси. Для вычислений используйте формулы (1) и (11).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Чем полупроводник отличается от металла? От диэлектрика? Начертите зонные схемы металла, полупроводника и диэлектрика. При подготовке к ответу на этот вопрос используйте книгу [1].

2. Что называется собственной и примесной проводимостью полупроводников? Ответ поясните, используя зонную схему.

3. Что такое донорные и акцепторные примеси? Приведите пример, атомы каких элементов нужно ввести в германий с тем, чтобы получить полупроводник p- и n-типа.

4. Объясните, почему электропроводность полупроводников зависит от температуры. Какие участки на зависимости удельной электропроводности от температуры можно выделить, и чем обусловлено их наличие?

5. Как, пользуясь графиком зависимости удельной электропроводности примесного полупроводника от температуры, можно определить ширину его запрещенной зоны и глубину залегания примесных уровней энергии? Ответ поясните соответствующими формулами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Физика твёрдого тела: Учебное пособие для технических университетов / И.К.Верещагин, С.М.Кокин, В.А.Никитенко, В.А.Селезнёв, Е.А.Серов; Под ред. И.К.Верещагина. - М.: Высшая школа, 2001. - 237 с.

2. Савельев И.В. Курс общей физики, т. 3. М.: Наука, 1987, - 320 с.

РАБОТА 52