skanowanie0071

142 Elektromagnetyzm

od różnicy poziomów oraz od temperatury i wyraża ją w przypadku półprzewodnik ków samoistnych wzór:

(35.4)

■v którym: E_s - szerokość pasma zabronionego (patrz rys. 35.1), k - stała Boltz-nanna, T- temperatura bezwzględna.

Ze względu na to, że każdemu elektronowi w paśmie przewodnictwa odpowiada swobodna dziura w paśmie walencyjnym, koncentracje obu rodzajów nośni-KÓjw są takie same: n = p.

1

I Rys. 35.1. Pasma i poziomy energetyczne w półprzewodnikach samoistnych (a), półprzewodnikach typu n (b) oraz półprzewodnikach typu p\ pełne kółka - elektrony, puste kółka - dziury, E„, Ej - energia akceptorów i donorów

■ W przypadku półprzewodników domieszkowych koncentracje nośników są Określone pizez różnice energii E_d oraz E_a oraz przez temperaturę:

Gdy wzrasta temperatura, liczba nośników pochodzących z poziomów domieszkowych również rośnie, aż do chwili, gdy wszystkie elektrony opuszczą po-[iomy donorowe lub zapełnią poziomy akceptorowe. Dalsze podwyższanie temperatury nie prowadzi do wzrostu koncentracji nośników. W tym zakresie wartości temperatury liczba nośników samoistnych jest jeszcze bardzo mała - obserwujemy *vięc zjawisko nasycenia domieszkowego. Dopiero w wyższej temperaturze aczynająprzeważać nośniki pochodzące z przejść międzypasmowych i koncentracja zaczyna szybko wzrastać.

Ruchliwość nośników, podobnie jak w metalach, zmniejsza się z temperaturą, ednak zmiany te są znacznie wolniejsze niż zmiany koncentracji, więc możemy ,Nzyjąć, że przewodnictwo zależy od temperatury tak samo jak koncentracja nośników. Po uwzględnieniu równań (35.4) i (35.5) we wzorze (35.2) możemy wyrazić .emperaturową zależność przewodnictwa w postaci:

35. Wyznaczanie zależności przewodnictwa od temperatury...    143

<7 = C₍e ^2kT + C₂e ^UT ,    (35.6)

gdzie przez £_d0ni rozumiemy jedną z wielkości £_rf lub £„, zależnie od rodzaju półprzewodnika. Stałe C zawierają ruchliwość i wielkość no-

W odpowiednio niskiej temperaturze można zaniedbać pierwszy składnik we wzorze (35.6), natomiast w wysokiej temperaturze, gdy nastąpi nasycenie poziomów domieszkowych, można zaniedbać składnik drugi. W pierwszym przypadku

**.-C₃e».    (35.7)

w drugim zaś

(35.8)

Zależność temperaturową przewodnictwa półprzewodnika najdogodniej jest analizować za pomocą wykresu tej zależności w skali półlogarytmicznej. Po zloga-rytmowaniu wzoru (35.7) lub (35.8) otrzymamy wyrażenie postaci:

Inffir = InC——. (35.9)

2 k k

Jeżeli teraz na osi odciętych będziemy odkładać odwrotność temperatury, a na osi rzędnych ln o; to pełny wykres zależności przewodnictwa półprzewodnika od temperatury będzie mieć postać linii łamanej (rys. 35.2). W zakresie wartości temperatury stosowanym w laboratorium fizycznym obserwujemy tylko przewodnictwo domieszkowe.

Pomiary' i obliczenia

W celu wyznaczenia szukanych zależności mierzymy opór elektryczny przewodnika drutowego i półprzewodnika (termistora) w różnej temperaturze. Badane materiały umieszczamy w ultratermostacie i mierzymy ich opory za pomocą mostka Wheatstone’a.

Budowę mostka Wlteatstone 'a przedstawiono na rys. 35.3. Główną czynnością przy posługiwaniu się mostkiem jest dobranie oporu R (składa się na niego szereg oporników w układzie dekadowym) w taki sposób, aby uzyskać równowagę mostka polegającą na zerowaniu się prądu płynącego przez galwanometr G.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
skanowanie0005 (142) 232    Zastosowanie trzech poziomów oceny efektywności wadzanych
skanowanie0056 124 Elektromagnetyzm31. Wyznaczanie składowej poziomej natężeniaziemskiego pola magne
21870 skrypt100 102 Typową zależność przenikalności elektrycznej od temperatury prze wiono na rysunk
Zależność rezystywności skrośnej materiałów elektrotechnicznych od temperatury p [Qm] 10 100 1000
Zależność rezystywności skrośnej materiałów elektrotechnicznych od temperaturyp [Qm] 10 100 1000
IMG32 Rys. 10.21. Zależność udamości i twardości spoiny elektrożużlowej od temperatury obróbki ciep
korozyjnych mają niższy potencjał elektrochemiczny od potencjału chronionego podłoża. W przypadku
HPIM5362 Prawo Kirchhoffa Zależność ciepła reakcji od temperatury wyrażają pochodne: Jeżeli znane je
Podst el SEP 2 Rezystancję przewodu w zależności od temperatury wyraża wzór: R, =R10[+a(t-20°)] gdzi

więcej podobnych podstron