Контрольные вопросы

1. Какие виды поляризации наблюдаются в диэлектрике?

2. Что такое диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь?

3. Как рассчитать мощность потерь в диэлектрике?

4. Назовите виды диэлектрических потерь?

5. Как определить понятие “ диэлектрик “?

6. Как классифицируются диэлектрики по видам поляризации?

7. Как классифицируются диэлектрики по видам диэлектрических потерь?

8. Укажите области применение неполярных и полярных диэлектриков.

Лабораторная работа № 2 определение параметров собственного и примесного германия

Цель работы – найти ширину запрещенной зоны в германии и исследовать влияние температуры на сопротивление полупроводников.

[1, с.67-71]; [2, c.354-367]; [3, с.229-244]; [4, с.90-106].

Методика проведения эксперимента

В работе исследуется собственный и донорный германий. По результатам работы необходимо определить его запрещенную зону, концентрацию собственных носителей заряда и концентрацию доноров в примесном полупроводнике.

Ширину запрещенной зоны полупроводника можно определить с помощью температурной зависимости сопротивления собственного полупроводника. Известно, что сопротивление собственного полупроводника уменьшается с повышением температуры согласно экспоненциальному закону

, (2.1)

где ρ₀ - удельное сопротивление полупроводника при неограниченно большой температуре;

ΔΕ - ширина запрещенной зоны;

к=8,62.10^-5 эВ/К - постоянная Больцмана;

Т - абсолютная температура.

Прологарифмируем эту зависимость

. (2.2)

Отсюда выходит, что в координатах , наблюдается линейная зависимость с угловым коэффициентом (рис.2.1)

. (2.3)

Таким образом, получив экспериментально зависимость, необходимо аппроксимировать ее прямой линией на участке высоких температур и определить угловой коэффициент полученной прямой с помощью соотношения

. (2.4)

После этого из (2.3) возможно найти ширину запрещенной зоны германия.

Зная, что подвижность электронов в германии при температуре 300 К равняется _n = 3900 см²/(В·с), а дырок - _р = 1800 см²/(В·с), и учитывая, что она слабо зависит от температуры, можно определить значение концентрации собственных носителей заряда n_i в германии из

, (2.5)

где e = 1.6·10^-19 Кл - заряд электрона;

σ_i = 1/ρ_i - удельная электропроводимость при 300 К.

Для примесного полупроводника, который находится при температуре, соответствующем участку истощения примеси, можно определить и концентрацию доноров из соотношения

(2.6)

где N_D - концентрация доноров.

Экспериментально зависимость R = (T) снимают с помощью схемы измерения, изображенной на рис. 2.2.

Удельное сопротивление рассчитывается как

, (2.7)

где R - сопротивление полупроводника;

S площадь его сечения;

l - длина.

Геометрические размеры исследуемых образцов приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1- Геометрические размеры исследуемых образцов полупроводников

№	Германий (образец)	Длина, мм	Размеры поперечного сечения, мм	Ri, Ом	ρn,Ом·см	Nd,cм−3
1	Собственный	10	1,0х1,0
2	Донорный	5	1,0х1,0