Лаборатоная работа №2

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет

Кафедра физических основ микроэлектроники.

Лабораторная работа №2

"Исследование электрических свойств

полупроводниковых материалов".

Преподаватель: Кальнин А.А.

Студент: Кляус И.А.

Группа: 6361

Санкт-Петербург

15.7.2019

Описание установки.

Исследование темпиратурной зависимости сопротивления полупроводников производится на установке, состоящей из термостата с образцами полупроводниковых материалов и омметра, подключаемого поочередно к каждому из образцов.

Проведение исследований.

Подключая к омметру поочередно образцы полупроводниковых материалов, измерить их сопротивление при комнатной температуре. Вынести переключатель ступеней нагрева термостата в крайнее левое положение и включить термостат. Измерить сопротивление образцов полупроводников при температурах, соответствующих установившемуся режиму на каждой температурной ступени термостата. Контроль выхода термостата в установившийся режим производить по показанием омметра

Протокол измерений.

1. Кремний

см

2. Германий

см

3. Карбид кремния

см

4. Антимонид индия

см

таблица 1

		R, ом
t0,C	Si	Ge	SiC	YnS
25	111,6	884,6	8010	2974
40	118,04	1255	5470	2369
50	120	989,9	4680	2160
60	122,8	1010	4120	2000
75	134,5	1064,4	3580	1823
80	138,6	1120,6	2993	1676
90	141,77	1080	2510	1500
95	145,09	1030	2160	1380
100	147,58	1000	1730	1280
105	145,86	987	1510	1240
100	150,26	852,4	1340	1160
105	158,7	714,4	1150	1110

Обработка результатов:

1. Рассчитываем удельное сопротивление материалов по формуле , где R - сопротивление образца, S - площадь поперечного сечения, l - длина образца.

Вычисляем удельную проводимость как .

Результаты измерений заносим в таблицы 2.1,2.2,2.3,2.4.

таблица 2.1

Исследуемый материал	T,K		R, Ом
Si	298	0,0033	990,99	6,6·10-3	151,363	5,019
	313	0,0032	1067,8	7,11·10-3	140,475	4,945
	323	0,003	1140,3	7,602·10-3	131,544	4,879
	333	0,003	1214,6	8,097·10-3	123,497	4,816
	348	0,0029	1339,5	8,93·10-3	111,982	4,718
	353	0,0028	1379	9,193·10-3	108,774	4,689
	363	0,0027	1452,8	9,685·10-3	103,248	4,637
	368	0,0027	1493,5	9,958·10-3	100,421	4,609
	373	0,0026	1536,5	10,243·10-3	97,624	4,581
	378	0,0026	1580	10,533·10-3	94,937	4,553
Ge	298	0,0033	894,49	5,976·10-3	167,319	5,119
	313	0,0032	973,77	6,491·10-3	154,040	5,037
	323	0,003	1032,3	6,882·10-3	145,306	4,978
	333	0,003	1048,1	6,987·10-3	143,116	4,963
	348	0,0029	899	5,993·10-3	166,852	5,117
	353	0,0028	826	5,506·10-3	181,598	5,201
	363	0,0027	693,4	4,622·10-3	216,325	5,376
	368	0,0027	604,4	4,092·10-3	248,18	5,614
	373	0,0026	591	3,94·10-3	253,805	5,536
	378	0,0026	490,4	3,269·10-3	305,873	5,723

таблица 2.2

Исследуемый материал	T,K		R, Ом
SiC	298	0,0033	8080	9696·10-3	0,103	-2,271
	313	0,0032	6044	7252,8·10-3	0,137	-1,981
	323	0,003	5034	6040,8·10-3	0,165	-1,798
	333	0,003	4140	4968·10-3	0,201	-1,603
	348	0,0029	3042	3650,4·10-3	0,273	-1,294
	353	0,0028	2770	3324·10-3	0,300	-1,201
	363	0,0027	2381	2857,2·10-3	0,349	-1,049
	368	0,0027	2162,2	2594,64·10-3	0,385	-0,953
	373	0,0026	2057	2468,4·10-3	0,405	-0,903
	378	0,0026	1855	2226·10-3	0,449	-0,8
JnSb	298	0,0033	13,883	0,069·10-3	14406,1	9,575
	313	0,0032	10,735	0,053·10-3	18630,6	9,832
	323	0,003	8,878	0,042·10-3	23315,4	10,056
	333	0,003	7,395	0,036·10-3	27045,2	10,205
	348	0,0029	5,509	0,027·10-3	36304,2	10,499
	353	0,0028	5,083	0,025·10-3	39346,8	10,580
	363	0,0027	4,673	0,023·10-3	42799	10,664
	368	0,0027	4,302	0,0215·10-3	46490	10,746
	373	0,0026	4,283	0,021·10-3	47585	10,77
	378	0,0026	3,975	0.0195·10-3	50314	10,826

Обработка экспериментальных результатов и расчет параметров .

Расчет концентрации доноров в кремнии и германии при

таблица 3

Материал
Si	0.0066	151,363	0,5186	182,417·1019
Ge	0.00597	167.319	0.394354	265,164·1019

Расчет запрещенной зоны YnSb

Энергия ионизации примисей

Вывод:

1. По результатам лабораторной работы расчитали удельное сопротивление материалов, а также вычислили удельную проводимость.

2. По результатам работы видно, что при увеличении температуры сопротивление кремния увеличивается, сопротивление карбида кремния и антимонида индия уменьшается, а германия - сложная зависимость.

3. Рассчитали концентрацию доноров в кремнии и германии при комнатной температуре. Концентрация доноров кремния превышает концентрацию доноров германия и при этом подвижность электронов кремния меньше чем у германия.

4. Зависимость подвижности носителей заряда с температуры имеет более слабый характер по сравнению с температурной зависимостью концентрации, поэтому общий вид зависимости удельной проводимости полупроводника от температуры определяется в основном температурной зависимостью концентрации носителей заряда.