Munka №9 tanulmány hőmérsékletfüggése ellenállása félvezetők és meghatározása az energia

TANULMÁNY hőmérsékletfüggése ellenállás és SEMICONDUCTOR meghatározza az aktiválási energia vezetőképesség

Célkitűzés: 1), hogy vizsgálja meg a zenekar elmélet szilárd és elektron energia elosztó zónák félvezetők; 2) vizsgálja meg a vezetési típusú félvezető; 3) tanulmányozza a függőség a villamos félvezető meghatározzák a hőmérséklet és a vezetőképesség aktiválási energia.

Félvezetőket közbenső nagyságrendű vezetőképessége közötti fémek és szigetelők. A jellemző tulajdonsága félvezetők, hogy az értéke a villamos vezetőképesség, nagyban függ a hőmérséklet, megvilágítás, stb Különösen, a villamos vezetőképessége félvezetők együtt növekszik a hőmérséklet, mivel ez esik fémek.

Leírja a tulajdonságait félvezető szalag elmélet szilárd. Bár az N atomok izoláljuk, energiaérték-készlet szintjét elektronok minden atom azonos. Ha a N atomok vannak csatlakoztatva a kristály, például elektrosztatikus kölcsönhatás erőket az ionok és a vegyérték elektronok, az egyes elektron energia szinten van osztva N különálló szint szorosan elhelyezett alkotó energia sáv.

M
ezhdu szomszédos sávokban tette egy tiltott terület, amely magában foglalja az energia értékeket, hogy az elektronok a kristály nem lehet. A vegyérték sáv a félvezető réteg képződik hasítással, amelyen a vegyérték (külső) elektronok az atomok alapállapotú.

C
vobodnaya sávban (vezetési sávban) egy félvezető képződik hasításával a szintet, amely lehet a vegyérték elektronok az atomok a gerjesztett állapotban.

A T = 0 szint a félvezető vegyértéksáv teljesen tele elektronok a vezetési sáv szintű szabad elektronok, és a szélessége a tiltott terület E0 általában kevesebb, mint 1 eV. Így, a félvezető egy szigetelő (1A.).

Ahhoz, hogy egy félvezető származott intrinsic vezetőképesség, az szükséges, hogy egy része az elektronok a felső szint a vegyérték sáv áttér alsó szint a vezetési sávban. Ebből a célból, a vegyérték elektronok kell jelenteni E0 energiát, az úgynevezett energia aktiválásának az intrinsic vezetőképesség. Ez az energia vegyérték elektronok nyerhető például melegítésével a kristály (ábra. 1b). Egyidejűleg, a vegyérték sáv Államokban vannak kialakítva betöltetlen elektron - lyuk. Vegyérték elektronok most mozogni alacsony szinten, hogy kiadja a felső, amely megfelel a átmenőlyukkal az ellenkező irányba.

Így, töltéshordozók esetén intrinsic félvezető - vezetési elektronok és lyukak. A hordozó sűrűsége és így a vezetőképesség exponenciálisan növekszik a hőmérséklet

ahol E0 - aktiválási energia belső képesség; k - a Boltzmann állandó; T - abszolút hőmérséklet.

Szennyező bevezetett tiszta félvezető, aki szerint a szennyező vezetőképesség, további a mag. A megjelenése az alap kristályrács a félvezető szennyező atomok ad okot, hogy a helyi bandgap megengedett szennyezési szintek.

A vegyérték a szennyező atomok különböző  1 a vegyértéke a fő félvezető atomokat. Ha egy szennyező vegyérték elektronok nagyobb, mint a nagy atomok, a felesleges elektronokat a szennyező atomok nem vesznek részt a kémiai kötések jönnek a kristályban. Töltenek donor szintek alján a vezetési sáv (2A.). Amikor a T> 0, megkapjuk az aktiválási energia E1 miatt a termikus energia, az elektronok a donor szintek a vezetési sávban. Így keletkezik szennyező félvezető elektronos vezetést, ami ebben az esetben az úgynevezett félvezető n - típusú, és a szennyező ott - donor szennyező, a készlet elektronok a vezetési sávban.

A koncentráció a vezetési elektronok exponenciálisan függ a hőmérséklettől

Itt E1 - aktiválási energia a szennyező elektronvezetőképességgel.

Ha a szennyező atomok vegyérték elektronok kisebb, mint a fő atomok egy félvezető, a szennyező atomokat kémiai kötések a kristály Capture elektronok a vegyérték-elektron számú fogadó atomok. Ebben az esetben, a vegyérték sáv lyukak vannak kialakítva mag atom. Kölcsönözte elektronokat akceptor szinten alján a tiltott sávban (2B.). A lyukak képződését igényel E2 aktiválási energiát, amely az elektronok szert miatt a termikus mozgás.

Tekinthető Semiconductor furat vezetőképesség és az úgynevezett félvezető p - típusú, és a szennyező abban, izgalmas az elektronok a vegyérték sáv, - akceptorok.

A koncentráció töltéshordozók - lyukak exponenciálisan függ a hőmérséklettől

Itt E2 - aktiválási energia a szennyező p vezetési típusú.

A vizsgálati minta félvezető - szilícium-karbid ötvözetből. Hőmérsékletfüggése ellenállása a minta formájában

Logaritmusa expressziós (1), megkapjuk

(2) egyenlet grafikusan egy egyenes vonal (3.). Kiválasztása a vonalon keresztül beszívott kísérleti pontokat, 1. és 2. pont számítania az aktiválási energia a képlet

félvezető mintát helyezünk egy termosztátot. A T hőmérséklet által mért hőelem és olvassuk skálán eszköz 4500 W, hogy van beosztva, Celsius-fokban. Az R ellenállás mérjük egy multiméter kiloomah.

1. Kapcsolja mutató W és 4500 méter a hálózathoz. Mérjük meg a hőmérséklet és a minta ellenállás. A mérési eredményeket, a táblázatban.

4. A grafikon LNR = f (1 / T) talált tg képletű (3), és hogy kiszámítsa az aktiválási energia a szennyező szilícium-karbid a elektronvezetőképességgel

(1 eV = 1,6. 10 -19 J).

5. Készíts egy következtetést.

1. Mely anyagokat félvezetők?

2. Milyen vezetőképessége félvezetők ismersz?

3. Mivel a félvezető ellenállás függ a hőmérséklettől?

4. Mivel a zenekar elmélet szilárd tulajdonítható hőmérsékletfüggése Az ellenállás félvezetők?

5. Hogyan, hogy meghatározzuk az aktiválási energia a szennyező hővezetést az cselekményét LNR = f (1 / T)?

6. Mi a hordozókat az n-típusú félvezetők?

7. Melyek a fő töltéshordozók p-típusú félvezetők?

8. Milyen tulajdonságait p-n-átmenet?