рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Образование
/
Краткие теоретические сведения

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Краткие теоретические сведения

Краткие теоретические сведения - раздел Образование, Приведены краткие теоретические сведения по разделу При Температуре 0 К И В Отсутствие Другого Энергетического Во...

При температуре 0 К и в отсутствие другого энергетического воздействия все валентные электроны полупроводниканаходятся на энергетических уровнях ВЗ. В этом состоянии полупроводник подобен диэлектрику и его проводимость равна нулю. Для переброса электронов из ВЗ в ЗП нужна дополнительная энергия для преодоления потенциального барьера в виде 33. При температуре большей 0 К и дальнейшем ее повышении электроны под действием тепловой энергии начнут переходить в ЗП; в результате образуются пары свободных носителей заряда – электроны в ЗП, а дырки – в ВЗ. Этот процесс называют тепловой генерацией свободных носителей заряда. В ЗП (благодаря наличию свободных уровней) электроны под действием приложенного электрического поля будут перемещаться с уровня на уровень, образуя электрический ток. Аналогично в ВЗ дырки образуют электрический ток. Одновременно с тепловой генерацией свободных носителей заряда существует и обратный процесс, когда свободный электрон возвращается в незаполненную ВЗ. Этот процесс называется рекомбинацией электрона с дыркой. При заданной температуре между этими процессами осуществляется термодинамическое равновесие, в результате чего в ЗП устанавливается некоторая, вполне определенная концентрация свободных электронов, а в ВЗ – дырок проводимости.

В примесных полупроводникахпереходы электронов из ВЗ полупроводника на уровни акцепторной примеси и с локальных уровней донорной примеси в ЗП полупроводника осуществляются при более низких затратах энергии, чем переход электронов из ВЗ собственного полупроводника в его ЗП, т. е. DW > DW_а (DW_д ). Поэтому электропроводность примесных полупроводников начинает проявляться при более низких температурах, чем электропроводность собственных полупроводников.

Вероятность переходов носителей заряда на свободные уровни энергии и, следовательно, величина электропроводности сильно возрастают с ростом температуры. Зависимость удельной электропроводности g от температуры в общем виде выражается экспоненциальной функцией:

где А – постоянная величина; DW – ширина 33, эВ; k – постоянная Больцмана, равная 1,38 10^–23 Дж/К; Т – абсолютная температура.

Для полупроводников с одним типом носителей заряда удельная электропроводность g, См/м, определяется тем же выражением:

g = n q a, (9.1)

где п – концентрация свободных носителей заряда, м^–3; q – величина заряда каждого из них, Кл; а – их подвижность – отношение дрейфовой скорости V свободных носителей заряда к напряженности Е электрического поля, вызвавшего дрейфовую скорость (а = V/E, [(м/с)/(В/м) = м²/(В с)]). Поскольку подвижность а носителя заряда имеет тот же знак, что и его заряд q, удельная электропроводность g, получаемая из формулы (9.1), всегда будет положительной независимо от знака заряда.

В широком интервале температуры концентрация свободных носителей заряда п и их подвижность а изменяются по различным законам. Поэтому зависимость удельной электропроводности примесных полупроводников от обратной температуры в широком интервале имеет сложный характер. В общем виде эта зависимость представлена на рис. 9.1, на котором видны области примесной электропроводности g _пр (участок АБ) и собственной g_соб (участок ВГ). При этом g = g_соб + g_пр.

Рис. 9.1.Температурная зависимость удельной электропроводности g примесного полупроводника с различной концентрацией N примеси: АБ и А'Б' – участки, характеризующие примесную электропроводность; ВГ – участок, характеризующий собственную электропроводность; БВ и Б'В' – области насыщения.

Собственную электропроводность и примесную можно опреде лить с помощью следующих уравнений:

, (9.2)

, (9.3)

где A – постоянная величина; k – постоянная Больцмана; Т – абсолютная температура. Уравнение (9.3) справедливо, пока не наступит полная ионизация примеси.

Таким образом, собственная и примесная электропроводности полупроводниковых материалов с ростом температуры возрастают, т.е. они обладают отрицательным коэффициентом сопротивления.

Прологарифмировав уравнения (9.2) и (9.3), получим:

Из выражений (9.3, 9.3) получаем выражение для удельного сопротивления полупроводника

. (9.4)

Прологарифмировав уравнение (9.4), получим:

Полученная зависимость lnR от 1/Т является линейной, и график зависимости lnR от обратной температуры T^–1 будет представлять собой некоторую прямую, угловой коэффициент которой пропорционален энергии активации соответствующего участка температурной зависимости. Следовательно, найдя из графика угловой коэффициент, можно вычислить энергию активации.

. (9.5)

9.4. Используемое оборудование

«Модуль питания», модуль «Магнитомягкие материалы и тепловой коэффициент сопротивления / емкости», модуль «Мультиметры», «Измеритель RLC», минимодуль «ТКС полупроводников», соединительные проводники.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Приведены краткие теоретические сведения по разделу

На сайте allrefs.net читайте: Приведены краткие теоретические сведения по разделу. К... Рецензент...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Краткие теоретические сведения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ
1. При выполнении работ на металлических корпусах приборов при нарушении изоляции может, возникнуть опасное для жизни человека напряжение. В связи с этим запрещаетсясамостоя

ДИЭЛЕКТРИКИ
Диэлектрические материалы имеют молекулярное или ионное строение. Молекулы, в свою очередь, образованы из атомов, атомы и ионы – из электронов и положительно заряженных ядер. При эт

Краткие теоретические сведения
В отсутствие внешнего электрического поля все связанные и свободные заряженные частицы диэлектрика, а также его полярные молекулы (диполи) расположены таким образом, что общий элек

Программа работы
1. Прочитать методические указания по подготовке и проведению лабораторной работы. 2. Получить у преподавателя вариант задания исходных данных к работе. 3. При озн

Краткие теоретические сведения
Диэлектрическая проницаемость e зависит от концентрации молекул п диэлектрика и поляризуемости a каждой молекулы. В свою очередь, п и a зависят от природы диэлектрик

Краткие теоретические сведения
Активными называют диэлектрики, свойствами которых есть возможность управлять с помощью внешних энергетических воздействий и использовать эти воздействия для создания функциональных

Краткие теоретические сведения
К пьезоэлектрикам относят диэлектрики, которые обладают сильно выраженным пьезоэлектрическим эффектом. Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют явление поляризац

Краткие теоретические сведения
Пробой - потеря электрической прочности под действием напряжённости электрического поля - может иметь место как в образцах различных диэлектриков и систем изоляции, так и в электро

ПРОВОДНИКИ
К проводникам электрического тока относятся как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях и газы. Важнейшими практически применяемыми в электротехнике твердыми п

Краткие теоретические сведения
С позиции классической электронной теории металлы рассматриваются как система, состоящая из положительных ионов, образующих узлы кристаллической решетки, и свободных (коллективиз

Краткие теоретические сведения
Концентрация п электронов проводимости в металлических проводниках от температуры не зависит, однако от температуры зависит их подвижность а. С увеличением температур

Краткие теоретические сведения
При соприкосновении двух различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов. Это явление открыл итальянский физик А. Вольта в 1797 г. Согласно квантовой теории,

ПОЛУПРОВОДНИКИ
Большая группа материалов с электронной п и дырочной р проводимостью, удельное сопротивление r которых при температуре 20 °С больше, чем у проводников, но меньше, чем

Краткие теоретические сведения
Контакты полупроводника с металлом или с другим полупроводником обладают иногда выпрямляющими свойствами, т. е. значительно эффективнее пропускают ток в одном направлении, чем в о

МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Основные типы магнитного состояния вещества. Все вещества в природе считаются магнетиками, так как они обладают определенными магнитными свойствами и соответствующим образом взаимо

Краткие теоретические сведения
Метод измерения.Основными свойствами магнитотвердых материалов являются коэффициент возврата µΔ и удельная магнитная энергия

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Перечень и объем выполнения лабораторных работ, приведенных в Методических указаниях, соответствует рабочей программе дисциплины «Электротехническое и конструкционное материаловеден

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Колесов, С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов : Учебн. для вузов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 2004. – 519

Коловский Алексей Владимирович
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Методические указания Редактор Н. Я. Бодягина Корректор