ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ. Исследование электрических свойств полупроводниковых материалов
 Скачать 159.5 Kb.
|
|
Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет кафедра микроэлектроники отчет по лабораторной работе №2 на тему: «Исследование электрических свойств полупроводниковых материалов» Выполнили студенты группы 9408Коссов Н.А. Пикин О. Санкт - Петербург 2021 г. Основные понятия и определения. Полупроводниками называют материалы с сильной зависимостью удельной проводимости от внешних энергетических воздействий и содержания примесей. В полупроводниках появление носителей заряда возможно лишь при разрыве собственных валентных связей либо при ионизации примесных атомов. Основными характеристиками энергетических затрат являются Э - ширина запрещенной зоны, ЭПР - энергия ионизации примесей. В общем случае удельная проводимость = en, где n и - концентрация и подвижность носителей заряда, меняющиеся с температурой. График зависимости ln(n) от 1/T условно делится на три участка. При низких температурах (1-й участок) донорные уровни заполнены электронами. С увеличением температуры (условно 2-й участок) электроны переходят в зону проводимости. Увеличивающаяся при этом концентрация электронов в зоне проводимости определяется выражением:  где: NC - эффективная плотность состояний в зоне проводимости, энергия которых приведена к дну зоны проводимости; ND - концентрация доноров; ЭD - энергия ионизации доноров. 3-й участок называют областью собственной проводимости. Концентрация носителей определяется выражением:  где: NB - эффективная плотность состояний в валентной зоне; Э - ширина запрещенной зоны. Зависимость подвижности носителей заряда от температуры выражена намного слабее,. чем для концентрации, поэтому общий вид зависимости удельной проводимости от температуры определяется в основном зависимостью от нее концентрации носителей заряда. Результаты измерений: Таблица 2.2 и 2.3
График (для всех исследованных материалов приведен на одном рисунке)  3. Рассчитаем концентрации собственных носителей заряда в полупроводниках Si, Ge, InSb и SiC при T = 300 К по формуле  .n(Si)=p(Si)= 4,61067 n(Ge)=p(Ge)= sqrt(1.02*10^(-25)*0.61*10^(-25))*exp((-0.66*1.6*10^(-19))/(2*300*1.38*10^(-29))) n(SiC)=p(SiC)= sqrt(3.7*10^(-28)*0.63*10^(-25))*exp((-0.18*1.6*10^(-19))/(2*300*1.38*10^(-29))) n(InSb)=p(InSb)= sqrt(1.44*10^(-25)*1.93*10^(-25))*exp((-2.9*1.6*10^(-19))/(2*300*1.38*10^(-29))) 4. Для материалов, обладающих собственной электропроводностью, рассчитать ширину запрещенной зоны.  , где: K = 8.56*10-5 эВ/К; n1(T1) и n1(T2) - собственные концентрации носителей заряда при двух значениях температуры T1, T2 в области собственной проводимости, которые находятся по формуле:  , где p - подвижность дырок.при T1 = 298K и T2 = 403K, получаем: Ge: n1(T1) = 7.815·1021 м-3 ; n1(T2) = 3.317·1022 м-3 Э = 0.434 эВ, SiC: n1(T1) = 2.48·1021 м-3 ; n1(T2) = 5.976·1021 м-3 Э = 0.199 эВ, 4. Вычислить энергию ионизации примесей:  , где: n(T1) и n(T2) - концентрации носителей заряда при двух значениях температуры T1, T2 в области примесной электропроводности: n = /(en). Таким образом, при T1 = 294K и T2 = 298K, получаем: SiC: n(T1) = 6.532 ·1020 м-3 n(T2) = 8.378·1020 м-3 ЭПР = 0.6474 эВ. Ge: n(T1) = 9.363 ·1021 м-3 n(T2) = 9.707·1021 м-3 ЭПР = 0.2345 эВ. ВЫВОД: в ходе работы были исследованы электрические свойства полупроводниковых материалов. Установлена температурная зависимость удельного сопротивления. Для Ge и SiC найдена энергия ионизации примесей. |