Міністерство освіти і науки України

Чернівецький національний університет

імені Юрія Федьковича

Електронні процеси в напівпровідниках Методичні рекомендації

до лабораторних робіт

Чернівці

Чернівецький національний університет

2010

ББК 22.379.23

E502

УДК 537.311.322 (075.8)

Друкується за ухвалою редакційно-видавничої ради Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича

Електронні процеси в напівпровідниках : методичні рекомендації до лабораторних робіт / укл. :  Н. М. Гавалешко, М. І. Ілащук – Чернівці: Чернівецький національний університет, 2010. – 48с.

Методичні вказівки містять елементи теорії явищ переносу в напівпровідниках, методику проведення експерименту та обробку експериментальних результатів, а також контрольні запитання до роботи й рекомендовану літературу.

Призначаються для студентів фізичних та інженерно-технічних спеціальностей вузів.

ББК 22.379.23

УДК 537.311.322 (075.8)

© Чернівецький національний університет, 2010

ВСТУП

Основними ознаками, що вирізняють напівпровідники як особливий клас речовин, є висока чутливість до вмісту домішок і дефектів, а також до різних зовнішних факторів: температури, електричних і магнітних полів, освітлення, тиску тощо. Під їх дією у напівпровідниках виникає ряд фізичних ефектів, які лежать в основі роботи напівпровідникових приладів різного призначення.

При дослідженні напівпровідників велику роль відіграє вивчення явищ переносу, або, інакше, кінетичних ефектів. До них відносяться фізичні явища, зумовлені рухом носіїв заряду під дією електричних та магнітних полів або різниці температур. Загальна причина цих явищ полягає в тому, що електрони провідності при своєму русі переносять пов’язані з ними фізичні величини: масу, електричний заряд, енергію тощо. Внаслідок цього при певних умовах виникають направлені потоки цих величин, які призводять до ряду електричних і теплових ефектів. До найважливіших кінетичних явищ, особливо цікавих при дослідженні напівпровідників, належать: електропровідність, ефект Холла, зміна опору у магнітному полі (магнітоопір), термоерс. Особливе місце вказаних явищ при дослідженні напівпровідників пов’язане з відносною простотою, а, отже, і доступністю експериментальної методики. Необхідно відзначити також їх високу інформативність. Експериментальні дослідження електропровідності, ефекту Холла, магнітоопору, термоерс дають можливість визначити такі важливі параметри і характеристики напівпровідника, як тип провідності, концентрацію, рухливість та механізми розсіювання носіїв заряду, ширину забороненої зони напівпровідника і енергію іонізації домішкових станів, ступінь компенсації домішкового рівня, відношення рухливостей електронів і дірок, форму ізоенергетичної поверхні.

Дослідження нового напівпровідникового матеріалу розпочинається, як правило, з вивчення кінетичних явищ, що дає можливість на основі визначених параметрів та характеристик встановити можливість його практичного застосування. Крім цього, отримання вже відомих напівпровідників з наперед заданими властивостями для використання в сучасній електронній техніці також вимагає визначення їх основних кінетичних параметрів та характеристик.

Мета методичних рекомендацій – надати допомогу студентам при виконанні лабораторного практикуму з розділу “Кінетичні ефекти у напівпровідниках”, який входить у лекційний курс “Електронні процеси в напівпровідниках”.

При проходженні практикуму студенти повинні оволодіти основами теорії явищ переносу в напівпровідниках та їх експериментального дослідження, освоїти деякі методи визначення параметрів напівпровідника за даними досліджень кінетичних ефектів, навчитися пояснювати отримані експериментальні залежності на основі сучасних теорій.

Лабораторний практикум розрахований на студентів фізичних та інженерно-технічних факультетів університетів, а також може бути корисним для майбутніх фахівців із приладобудування, електронних систем та інших спеціальностей.

Контрольні запитання, подані до кожної лабораторної роботи, можна використати для самостійного вивчення матеріалу.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1