- •2. Температурна залежність опору.
- •Хід виконання роботи
- •Обробка результатів експерименту.
- •О бробка результатів експерименту
- •2. Принцип роботи напівпровідникового транзистора
- •4.Дослідження вольт-амперних характеристик
- •Хід виконання роботи
- •Обробка результатів вимірювань
- •Контрольні питання
- •Дослідження ефекта холла у напівпровіднику
- •Коротка теорія
- •Принципова схема експериментальної установки
- •Хід виконання роботи
- •Обробка результатів вимірювання
- •Контрольні запитання.
- •Експериментальна частина Експериментальна установка.
- •Методика експеримента
- •Хід виконання роботи.
- •Обробка результатів вимірювання
- •Контрольні запитання
- •Дискретні вимірювання та розподіл Пуассона
- •Неперервні вимірювання та розподіл Гауса
- •Хід виконання роботи
- •2. Перевірка належності вимірювань до розподілу Пуассона.
- •3. Перевірка належності вимірювань до розподілу Гауса.
- •Контрольні запитання.
- •Додаток 3 § 1. Загальна характеристика твердих тіл
- •§ 2. Провідність металів
- •1.Класична теорія.
- •2. Квантова природа провідності металів.
- •§ 2. Провідність напівпровідників
- •1.Енергетичні зони, носії струму власна провідність напівпровідників.
- •2. Домішкова провідність напівпровідників.
- •§ 3. Напівпровідниковий діод
- •§ 4. Квантова теорія теплоємності твердого тіла за Дебаєм.
2. Домішкова провідність напівпровідників.
Якщо у кристалі напівпровідника замістити власні атоми на атоми домішок з одним зайвим валентним електроном, то цей зайвий електрон легко відривається від остова і стає вільним. Наприклад, енергія відриву валентного електрона від атома фосфора (іонізація) становить 10.3 В, а енергія відриву цього електрона у кристалі германія під впливом кристалічного поля складає 0.05 еВ. У випадку коли концентрація домішки буде більшою ніж концентрація власних носіїв струму, вільні електрони домішок стануть основними носіями струму. Така домішка назівається донорною, а напівпровідник називають n-напівпровідником. Провідність донорного напівпровідника записують у вигляді .
Якщо домішка буде мати число валентних електронів на один менше, ніж це необхідно для утворення повного зв'язку у кристалі, то виникне дірка. Перехід валентного електрона на вакансію домішки потребує енергію, як і у випадку донорної домішки, коло 0.05 еВ. У випадку коли концентрація домішки буде більшою ніж концентрація власних носіїв струму, то дірки домішок стануть основними носіями струму. Така домішка назівається акцепторною, а напівпровідник називають p-напівпровідником.
П ровідність акцепторного напівпровідника записують у вигляді .
Для власної провідності залежність концентрації n електронів провідності та дірок від температури має вид
,
де - енергія активації.
Для домішкової провідності залежність концентрації n носіїв струму від температури має вид
,
де - енергія відриву валентного електрона донорної домішки, або енергія переходу валентного електрона напівпровідника на вакансію акцепторної домішки.
Нижче у таблиці наведені значення характеристик електронів та дірок різних домішок. Як видно з таблиці, енергії відриву електронів донорних домішок досить малі у той же час енергія іонізації атомів цих домішок досить значна і становить для фосфору Р 10.3 еВ, для миш'яку As – 9.4 еВ, для сурьми Sb – 8.5 еВ. Це явище пояснюється впливом кристалічного поля напівпровідника на атоми донорних домішок.
Таблиця 2. Деякі характеристики кремнію та германія.
Cимвол та ширина забороненої зони |
рухливість
|
щілина для донора (еВ) |
щілина для акцептора (еВ) |
Питомий опір
|
Відно-шення мас електронів |
||||||
|
|
un |
up |
P |
As |
Sb |
B |
Al |
Іn |
|
|
Si |
1,1 |
0,135 |
0,04 |
0,05 |
0,05 |
0,039 |
0,045 |
0,06 |
0,07 |
|
0,2 |
Ge |
0,72 |
0,45 |
0,4 |
0,01 |
0,013 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
43 |
0,1 |
Застереження. При деякій температурі величина власної провідності у домішковому напівпровідникові зросте й стане рівною або більшою провідності домішки. При цій температурі перестануть працювати напівпровідникові прилади, характеристики яких ґрунтуються на властивостях домішкових напівпровідників.