
- •Федеральное агентство по образованию
- •Цель работы: исследование проводимости полупроводников с собственной и примесной проводимостью.
- •1.Краткие теоретические сведения
- •1.1. Зонная теория твердого тела
- •1.1.1. Уравнение шредингера для твердого тела
- •1.1.2. Одноэлектронное приближение
- •1.1.3. Функции блоха
- •1.1.4. Свойства волнового вектора электронов в кристалле. Зоны бриллюэна
- •1.1.5. Энергетический спектр электронов в кристалле. Модель кронига-пенни
- •1.1.6. Заполнение зон электронами. Металлы, диэлектрики, полупроводники
- •1.1.7. Эффективная масса электрона
- •1.2. Электрические свойства полупроводников
- •2.1.1.Энергетические уровни примесных атомов в кристалле
- •2.1.2. Собственная проводимость полупроводников
- •2.1.3.Электропроводность примесных полупроводников
- •2.1.4.Элементарная теория электропроводности полупроводников
- •1.2.5.Статистика электронов и дырок в полупроводниках
- •1.2.5.1.Плотность квантовых состояний
- •1.2.5.2.Функция распределения ферми-дирака
- •1.2.5.3.Степень заполнения примесных уровней
- •1.2.5.4.Концентрация электронов и дырок в зонах
- •1.2.6.Зависимость проводимости полупроводника от температуры
- •2.Методика эксперимента и экспериментальная установка
- •3. Порядок выполнения исследований
- •4. Требования к оформлению отчета
- •5. Контрольные вопросы
- •Примечание
- •Раздел 1 теоретических сведений предназначен только для студентов фрэи, для студентов других специальностей – на усмотрение преподавателя.
- •6.Список литературы
4. Требования к оформлению отчета
Отчет
по лабораторной работе должен содержать
название работы, формулировку цели
работы, схему экспериментальной установки
,расчетные формулы, таблицы результатов
измерений для сопротивлений 1 и 2, графики
для этих сопротивлений при разных
значениях напряжения, расчет величины
энергии запрещенной зоныEg
для каждого значения напряжения и
среднее значение для каждого сопротивления,
вывод о характере проводимости
полупроводниковых сопротивлений
и
.
5. Контрольные вопросы
Как записывается уравнение Шредингера для твердого тела?
2. Что такое адиабатное приближение?
Расскажите об одноэлектронном приближении решения уравнение Шредингера.
Каковы особенности волновой функции, описывающей движение системы частиц в кристалле?
Что описывают функции Блоха? Какой вид они имеют? Как записывается пси-функция для электронов в кристалле с учетом функции Блоха?
Расскажите о свойствах волнового вектора в кристалле.
Что такое зона Бриллюэна?
Расскажите о модели Кронига-Пенни.
Расскажите о приближениях слабой и сильной связи при решении одноэлектронного уравнения Шредингера для кристалла.
Выведите закон дисперсии
для электрона в кристалле.
Как выглядит энергетическая диаграмма кристалла? Ответ пояснить.
Что представляет собой схема приведенных зон? расширенная зонная схема? В чем их различие?
Как физически объяснить наличие разрыва энергетических зон?
Что такое эффективная масса электрона? Получите выражение для
.
Расскажите о заполнении зон электронами. В чем отличие их заполнения в металлах, диэлектриках и полупроводниках?
Как, пользуясь понятием эффективной массы, решить задачу о движении электрона в периодическом поле решетки?
Как формируются энергетические уровни примесных атомов в кристалле?
Расскажите о собственной проводимости полупроводников.
Расскажите о примесной проводимости полупроводника.
Как объясняет проводимость полупроводника элементарная теория электропроводности?
Чем определяется плотность квантовых состояний?
Расскажите о функции распределения Ферми-Дирака для электронов полупроводника.
Что обуславливает степень заполнения примесных энергетических уровней в полупроводнике?
Как рассчитать концентрацию электронов и дырок в донорном полупроводнике?
Чем определяется концентрация электронов и дырок в зонах?
Расскажите о зависимости проводимости полупроводника от температуры.
Что представляет собой экспериментальная установка для исследования зависимости проводимости полупроводников от температуры?
Каков характер проводимости исследованных Вами полупроводников? Поясните.
Как экспериментально определить ширину запрещенной зоны и энергию активации полупроводника?
Примечание
Раздел 1 теоретических сведений предназначен только для студентов фрэи, для студентов других специальностей – на усмотрение преподавателя.
Этому разделу соответствуют контрольные вопросы 1-17.
6.Список литературы
1.
Иродов И.Е. Физика макросистем.
:
Учебное пособие /И.Е. Иродов.- М:
Физматлит.2001- 430с.
2. Савельев И.В. Курс общей физики .В 3-х т. [Текст] : Учебное пособие / И. В. Савельев. – Изд.5-е,стереотип. – СПб.: Изд-во “Лань”, 2006. - Т.1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. – 496с.
3.
Шапочкин М.Б. Статистическая физика.
:
Учебное пособие / М.Б. Шапочкин. - М:
Издательский дом Физического общества,
2004 -84с.
4.
Шалимова К.В. Физика полупроводников.
:
Учебное пособие /К.В.Шалимова.-
М.: Энергоатомиздат, 1985.-392с.
5.
Фистуль В.И. Введение в физику
полупроводников.
:
Учебное
пособие / В.И.Фистуль. -М.:
Высшая школа, 1984.-352с.