Анализ температурных зависимостей полупроводников. Различие между характеристиками двух образцов полупроводников

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

  « Владимирский государственный университет»

Факультет радиофизики, электроники и

медицинской техники

Кафедра конструирования и технологии радиоэлектронных средств

Лабораторная работа

Анализ температурных зависимостей полупроводников

По дисциплине: «Физические основы микроэлектроники»

                                                                                                                              Выполнил                                                                                                     Ст. гр. РЭ-104                                                                                                                       

                                                                                                                           Проверил                                                                                                                   

 Владимир 2006

Цель: определить различие между характеристиками двух образцов полупроводников, исходя из температурной зависимости проводимости.

Выполнение работы

Рис.1. Зависимость проводимости от температуры

На рис.1 показана как изменяется проводимость от температуры. Область-III соответствует модели изменения проводимости от температуры для примесного полупроводника,  в области-II  происходит изменение подвижности носителей заряда без изменения концентрации носителей заряда, область-I соответствует модели изменения проводимости от температуры для собственного проводника.

Проводимость полупроводников равна:

, где q - заряд электрона, μ – подвижность носителей заряда, n – концентрация носителей заряда.

Концентрация носителей заряда для безпримесного полупроводника равна

, для примесного полупроводника

.

Рис.2. Зависимость проводимости от температуры для двух образцов

Рассмотрим зависимость для температурного диапазона от Т₅ до T₃. Тангенс угла наклона отрезка зависимости в этой области прямо пропорционален энергии активизации примеси (), отсюда следует что

Отношение  для двух образцов равно

,

Отношение проводимости первого образца ко второму равна

Рассмотрим интервал Т₃-T₁. У второго образца из графика видно, что подвижность носителей заряда почти не зависит от изменения температуры. У второго подвижность изменилась во столько, во сколько изменилась проводимость:

Рассмотрим интервал Т₁-T_0. Т.к. тангенс угла наклона то у обоих образцов будут одинаковы. Т.к. температурный интервал одинаков то и концентрация носителей первого образца равен концентрации носителей второго образца. Отсюда следует

В результате рассмотрение температурных зависимостей двух образцов, можно сделать следующий выводы, что концентрация собственных носителей у второго больше чем у первого, подвижность у первого образца сильно зависет от температуры. При Т₃ подвижность первого больше в 2.33 раза, а уже при T₁ подвижности будут одинаковы.  Концентрация примесей у первого образца больше, чем у второго.