Изследване на зависимостта от температурата на съпротивлението на полупроводници и определяне на енергията на активиране,

Изследване на зависимостта от температурата на съпротивлението на полупроводници и определяне на енергията на активиране.

Цел: да се изследва зависимостта на проводимост на полупроводници от температурата и за определяне на широчината на забранено лента (енергия активиране).

Апаратура и материали: нагревателен елемент, източник на захранване, полупроводник термодвойка, цифров волтметър V7-32.

Комбинации атоми в кристалната структура на тялото на енергийните нива на електрони на претърпява важни промени. Тези промени не оказват влияние върху почти най-дълбоките нива, образуващи попълнено вътрешната мембрана. Но външните нива коренно пренаредени. Тази разлика е свързана с различно пространствено разпределение на електроните, които са в дълбок и лежи на по-горните нива на енергия. Атомите в кристала са тясно притиснати един срещу друг. Функциите на вълната на електроните в картонената значително се припокриват, което води до социализацията на тези електрони - те принадлежат към не повече отделни атоми, и цялата кристала. В същото време, вътрешен електрон вълна функцията един от друг по същество не се припокриват. Позицията на тези нива в кристала се различава малко от тяхната позиция в изолирани атома. В единични атоми на същите нива елемент енергия, съответстваща точно еднакви. Когато атома приближават тези енергии започват да се различават. Вместо един, на същото ниво за всички азотни атоми, N случва много близки, но не съвпадат нивата на енергия. По този начин, всяко ниво на изолирания атом, се отцепва в кристала често с нива N. Системи за разделяне нива в кристална форма разрешени енергийни ленти, разделени от забранени ленти (фиг.1).

Проводимостта на кристалите определят от нивата на разпространение електрон. В диелектрици електрони от върха, за да запълнят последните окупираните зони (така наречения валентен поле). Следваща оставя лента (проводимост) не съдържа електрони, където е Ео - енергийно ниво, съответстващо на края на лентата проводимост (Фигура 2а.); S - горното ниво на валентната зона. Забранената зона, която разделя групата и валентност проводимост е висок (повече от 3 ЕГ) и електроните в нормални условия той не може да "прескочи". Това е недостатъчно и енергията на електрическото поле до диелектрик разбивка. В метали, електроните са само частично запълнена с последния от заети зони и в него има свободен състояние (фиг. 2Ь). В присъствието на електрическо поле elektornam съобщава повече енергия, достатъчна за превод на свободен място. Такъв кристал ще проведе ток. Това се отнася за полупроводникови материали като, за разлика от диелектрици, малка Bandgap # 948 Е (2 ЕГ). Присъщите полупроводници (чист) за прехвърляне на електрони от окупирана валентност лента на енергията, необходима за активиране на проводимост, равна на разликата в групата. Тази енергия може да се получи чрез увеличаване на топлинна движение на електрони, или чрез прилагане на външно електрическо поле. стойност проводимост присъщите полупроводници се определя да бъде броят на електроните в групата на проводимост и дупки в валентната зона. Броят на електроните в проводимата зона е равен на броя на наличните енергийни нива за вероятността от завършване. Вероятност за пълнене нива подчинява на разпределението на Ферми-Дирак:

където Е - ниво на енергия; к - Болцман константа; Т - температура; EF - енергията на Ферми. В енергия ниво Т = К Ферми определя нивото на който вероятността от професията е (Е) = 0,5. За метали, това ниво на енергия, изпълнен с електрони разделящи зона от зоната на свободни държави. Присъщите полупроводници се намира в близост до midgap (фиг. 2). При обикновени температури, стойност к # 8729 на Т <<Е – EF, тогда

В този случай електроните се занимават предимно с нива, които са в долната част на проводимата зона, така че енергията E във формулата (2) можем да заместим енергия на ЕО, съгласно дъното на проводимост. Вместо това, общият брой на нива в зоната трябва да бъде някакъв ефективен брой Neff близо до дъното на групата. По този начин, на концентрацията на електроните в проводимата зона ще бъде равен на:

По същия начин ние откриваме, че концентрацията на дупки в валентната зона е равна на:

Увеличаването на формула (3) и (4) и като се вземе предвид, че Ne = ND = N, ние получаваме:

Разликата ЕО - EB = # 948 Е - Bandgap. След това се означават като корен квадратен на експресията (5), ние получаваме:

определяне на проводимостта # 948; полупроводници. Плътността на тока е равна на:

къде е - начално зареждане, и - средната скорост на поръчаното движението на електроните и дупките, съответно. От друга страна:

където E - електрическо поле, # 948; - проводимост. Замествайки (8) в (7), намираме:

където - електрони и дупки мобилности. Като се има предвид, че Ne = ND = п и експресията (6), ние получаваме: