5. Электропроводность примесных полупроводников.

Температурная зависимость электропроводимости примесных полупроводников более сложная чем у собственных (рис.2.10). Это связано как с генерацией носителей заряда так и с механизмом их рассеяния. На участке “вымораживания примеси” удельная электропроводность полупроводника обусловлена только примесными электронами (участок 1), то есть

. (2.20)

С учетом (2.12) и (2.17)

. (2.21)

На участке “истощения примеси” концентрация носителей заряда не зависит от температуры. Поэтому удельная электропроводимость определяется только температурной зависимостью подвижности. При низких температурах доминирует рассеяние электронов на ионизированной примеси, то есть выполняется соотношение (2.19). Тогда

. (2.22)

То есть электропроводимость полупроводника растет (участок 2а). При достаточно высоких температурах возникает рассеяние электронов на тепловых колебаниях узлов кристаллической решётки; тогда верно (2.12), а электропроводимость равняется

. (2.23)

То есть электропроводимость полупроводника с ростом температуры уменьшается (участок 2б). При больших температурах на участке “собственной проводимости” электропроводимость с ростом температуры растет, согласно (2.17) (участок 3).

Контрольные вопросы

1. Какие материалы относятся к классу полупроводников?

2. Назовите основные параметры полупроводниковых материалов.

3. Какие факторы определяют электрическую проводимость полупроводников?

4. Что такое собственная и примесная проводимость?

5. Какие параметры полупроводников можно определить с помощью температурной зависимости их сопротивления?

6. Чем отличается температурная зависимость удельного сопротивления собственного полупроводника от примесного?

7. Чем отличается зависимость подвижности собственного и примесного полупроводника от температуры?

8. Что такое примесь замещения и примесь внедрения?

9. Что такое твердые растворы полупроводников?

10. Какие параметры примесного полупроводника можно определить по температурной зависимости концентрации свободных носителей заряда?

Лабораторная работа № 3 исследование температурной зависимости удельного сопротивления металлических проводников

Цель роботы – изучить влияние температуры и наличия примеси на сопротивление металлических проводников.

[1, с.33-41]; [2, c.368-426]; [3, с.27-89]; [4,с.186-229].

Методика проведения эксперимента

Исследуются металлические сплавы на основе меди и никеля (типа константан). Основные параметры исследуемых образцов приведены в табл. 3.1.

Удельное сопротивление проводника ρ можно определить из

, (3.1)

де R – сопротивление проводника;

l – длина проводника;

S - площадь поперечного сечения проводника.

Температурный коэффициент удельного сопротивления α_ρ определяется по температурной зависимости удельного сопротивления проводника

, (3.2)

де – температурный коэффициент сопротивления проводника;

−температурный коэффициент линейного расширения проводника;

–наклон прямой в координатах R = f(T).

Таблица 3.1 Размеры исследуемых проводников

№/№	Состав проводника	Длина, м	Диаметр, мм	αL, K−1	Т, оС	R, Oм	ρ, мкОм·м	αρ, К-1
1	Медь 100%	34	0,12	5,30·10−6	20
2	Cu 85% + Ni 15%	8,7	0.17	1,19·10−6	20
3	Cu 60% + Ni 40%	6,0	0,30	3,16·10−6	20
4	Cu 20% + Ni 80%	7,5	0,20	6,32·10−6	20

Для того чтобы снять температурную зависимость сопротивления металлических проводников используется схема измерения, приведенная на рис. 3.1.