ВВЕДЕНИЕ. Цель работы: исследовать зависимость сопротивления полупро­водников от температуры, определить ширину запрещенной зоны полупроводника

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

РАБОТА № 8

Цель работы: исследовать зависимость сопротивления полупро­водников от температуры, определить ширину запрещенной зоны полупроводника.

Приборы и принадлежности: термистор ММТ-1, пробирка, заполненная маслом и помещенная в колбу, также наполненную маслом, термометр, мост постоянного тока МО-62, колбонагреватель.

Электропроводность полупроводника зависит от температуры следующим образом:

(1),

где s₀ - слабо зависит от Т. Величина DE в (1) называется шириной запрещенной зоны для собственных полупроводников или энергией активации для примесных полупроводников.

Зависимость s от Т обусловлена квантовомеханическими законами, которым подчиняется движение электронов в кристалле. Хотя в полупроводнике ток переносят только электроны, од­нако, характер их движения таков, что перенос тока представляется происходящим за счет двух типов носителей - отрицательно заряженных (электронов) и положительно заряженных (дырок).

Наличие примесей в кристалле изменяет, часто радикально, относительную роль электронов и дырок в механизме электропроводности. Так, примеси 5-й группы таблицы Менделеева придают полупроводникам электронный характер проводимости, а электроны 3-й группы дырочный. Кроме того, величина DЕ сильно уменьшается при введении примесей, при этом электропроводность примесных полупроводников значительно слабее зависит от темпера­туры, нежели электропроводность собственных полупроводников. Более подробно о свой­ствах полупроводников см. Приложение к работе.

Для экспериментального определения величины DЕ находят зависимость сопротивления по­лупроводника от температуры. Эту зависимость согласно (1) можно записать в виде:

(2),

где R₀ -константа.

Соотношение (2) записано на том основании, что R~ 1/s, откуда с учетом (1) получается (2).

Взяв логарифм от обеих частей (2), получим:

(3).

Откуда видно, что зависимость lnR от 1/Т носит линейный характер, а угловой коэффициент соответствующей прямой равен DЕ/2k. Определив этот коэффициент, находят DЕ.

Дата добавления: 2014-11-29