Отчет о лабораторной работе должен быть у каждого студента. В отчете должно содержаться следующее.
1) Краткий конспект описания, содержащий основные аналитические зависимости, используемые при проведении лабораторной работы; алгоритм определения ширины запрещенной зоны и блок-схему макета измерительной установки.
2) Отпечатанный на принтере экспериментальный график зависимости логарифма удельной электропроводности от обратной температуры с результатами определения ширины запрещенной зоны полупроводника (один экземпляр на бригаду).
3) Относительное отличие полученной ширины запрещенной зоны от ее истинного значения d(D E) /D E ист, где d(D E)= lD E) -D E истl.
4) Перечисление возможных источников погрешности при определении ширины запрещенной зоны.
Требования техники безопасности.
При выполнении работы по настоящей методике существует опасность поражения электрическим током. Для предупреждения поражения электрическим током необходимо соблюдать «Инструкцию № 26-09 по охране труда при выполнении работ на электроприборах, электроустановках в помещениях кафедры КФН».
Приложение
На рис.26 представлен примерный график зависимости температуры образца от времени при ступенчатом нагреве.
Литература.
Основная литература.
1. К.В.Шалимова. Физика полупроводников. 4-е изд., «Лань», Москва, 2010.
2. В.А.Гуртов, Осауленко Р. Н., Физика твердого тела для инженеров, Москва: «Техносфера», 2007.
3. А.И.Ансельм. Введение в теорию полупроводников. «Лань», Санкт-Петербург, 2008.
Дополнительная литература.
1. Г.И.Епифанов. Физические основы микроэлектроники. «Советское радио», М., 1971.
2. Д.В.Сивухин. Общий курс физики. Т.3. Электричество. «ФИЗМАТЛИТ», М., 2002.
3. С.Г.Калашников. Электричество. «ФИЗМАТЛИТ», М., 2003.
4. С.М.Зи. Физика полупроводниковых приборов. «Мир», М., 1984 г.
Контрольные вопросы
1. В чём отличие металлов, диэлектриков и полупроводников с точки зрения зонной теории?
2. Типы носителей заряда в полупроводниках. Объясните понятия «Эффективная масса» и «дырка».
3. Собственный полупроводник. Объясните механизм собственной проводимости с точки зрения зонной теории.
4. Примесные полупроводники. Элементы каких групп периодической системы Менделеева являются донорами, а каких – акцепторами в элементарных полупроводниках: кремнии и германии? Приведите примеры.
5. Объясните механизм донорной проводимости с точки зрения зонной теории.
6. Объясните механизм акцепторной проводимости с точки зрения зонной теории.
7. Распределения Ферми и Больцмана, Вырожденный и невырожденный полупроводники. Энергия (уровень) Ферми.
8. Качественно изобразите графики функций распределения Ферми - Дирака и Максвелла - Больцмана.
9. Качественно изобразите положение уровня Ферми в невырожденном и вырожденном полупроводниках.
10. Качественно изобразите и объясните температурную зависимость концентрации основных носителей в примесном полупроводнике.
11. Качественно изобразите и объясните температурную зависимость подвижности в примесном полупроводнике.
12. Качественно изобразите и объясните температурную зависимость удельной электропроводности примесном полупроводнике.
13. В чем отличия температурных зависимостей удельной электропроводности невырожденных кремния и германия, легированными донорной примесью.
14. Метод определения ширины запрещенной зоны полупроводника по температурной зависимости электропроводности.
15. Использованная в работе методика измерения ширины запрещенной зоны полупроводника. Последовательность действий.
16. В каком полупроводнике в области собственной проводимости увеличение концентрации носителей с температурой происходит быстрее: в кремнии, германии или арсениде галлия и почему?
17. Объясните, как определяется ширина запрещённой зоны из измерений температурной зависимости электропроводности.
18. Объясните, как можно определить глубину залегания донорного уровня в полупроводнике n-типа проводимости.
19. Объясните, как можно определить глубину залегания акцепторного уровня в полупроводнике p-типа проводимости.
20. Можно ли по результатам измерения температурной зависимости удельной электропроводности в невырожденных донорных полупроводников n-Si и n-Ge в диапазоне температур от 273 K до 373 K отличить один полупроводник от другого.
21. Удельное сопротивление полупроводника (Ge, Si или GaAs) n-типа проводимости с концентрацией доноров N D=8·1015 см-3 при нагреве его от 20°C до 40°C увеличилось в 1.187 раза. Надо определить, что это за полупроводник.
22. Удельное сопротивление полупроводника (Ge, Si или GaAs) n-типа проводимости с концентрацией доноров N D=2·1015 см-3 при нагреве его от 10°C до 30°C увеличилось в 1.111 раза. Надо определить, что это за полупроводник.
23. Удельная электропроводность полупроводника (Ge, Si или GaAs) n-типа проводимости с концентрацией доноров N D=5·1015 см-3 при нагреве его от 30°C до 50°C уменьшилась в 1.132 раза. Надо определить, что это за полупроводник.