Коммерциялық емес акционерлік қоғам Физика кафедрасы кванттық физика
ОТТ 15 зертханалық жұмыс. Жартылай ӛткізгішті кедергінің
жүктеу/скачать 1,32 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Тапсырмалары
| 8
ОТТ 15 зертханалық жұмыс. Жартылай ӛткізгішті кедергінің температураға тәуелділігін зерттеу және қоспалы жартылай ӛткізгіштің активизация энергиясын анықтау Жұмыстың мақсаты: жартылай ӛткізгіштің электр ӛткізгіштігінің температураға тәуелділігін зерттеу және оның активизация энергиясын анықтау Тапсырмалары: Жартылай ӛткізгіштің электр ӛткізгіштігінің температураға тәуелділігін зерттеу; оның активизация энергиясын анықтау; терморезистордың вольт-амперлік сипаттамасын алу және берілген жұмыс нүктесіндегі теріс динамикалық кедергіні есептеу. 8.1 Ӛлшеу тәсілі және тәжірибе қондырғысының сипаттамасы Жартылай ӛткізгіштер электр ӛткізгіштігі металдардан тӛмен диэлектриктерден жоғары болатын заттарға жатады. Олардың электр ӛткізгіштігі сыртқы әсерлерге-қызу, сәулелену, т.б. байланысты. Кристаллды жартылай ӛткізгіштердің физикалық қасиеттері, дәлірек айтқанда олардың электр ӛтімділігі аймақтық теориямен қанағаттанарлықтай түсіндіріледі. Осы теорияға сәйкес кристалдағы электрондардың энергетикалық спектрі рұқсат етілген және рұқсат етілмейтін аймақтардан тұрады (8.1 суретке қараңыз). Рұқсат етілген аймақ кристаллдағы электрондардың ие бола алатын барлық энергия мәндерінің энергетикалық деңгейлерінен тұрады. Рұқсат етілген аймақ ені бірнеше электрон-вольт, ал деңгейлер саны кристаллдағы атомдар санына тең. Паули принципіне сәйкес электрондар рұқсат етілген аймақ деңгейлерін толтырып тұрады. Электрондармен толығымен толтырылған денгейлер валенттілік аймақ, ал жартылай немесе бос денгейлер ӛткізгіштік немесе еркін аймақ деп аталады. Ӛткізгіштік аймақ пен валенттілік аймақты бӛліп тұратын рұқсат етілмеген аймақ ені Е активизация энергиясына сәйкес келеді. Валенттілік аймақтағы электрондар ӛзінің атомынан ажырап кете алмайды, сондықтан олар ток тасмалдаушы бола алмайды. Егер сырттан Е энергиядан артық энергия әсер етсе, электрондар атомынан ажырап, еркін электронға айналады. Нәтижесінде электр ӛрісінің әсерінен ток тудырады. Олардың энергиясы еркін (ӛткізгіштік) аймақ энергетикалық деңгейлерімен сәйкес келеді. Валенттілік және ӛткізгіштік аймақтағы электрондардың таралуы Ферми-Дирак функциясымен 1 1 ) ( kT E E f e E f (8.1) сипатталады. Мұндағы E f функциясы Т температурадағы энергиясы Е кванттық күйде электрондардың болу ықтималдылығын ӛрнектейді. f E - Ферми энергиясы; k - Больцман тұрақтысы. Т=0 жағдайда жартылай ӛткізгіште ток тасымалдаушы болмайды, яғни ол диэлектрик сияқты болады. 8.1 сурет Т=0 жағдай 8.2 сурет Т>0 жағдай 8.3 сурет -Жартылай ӛткізгіштегі Т>0 жағдайдағы энергетикалық диаграмма а) донорлық қоспамен б) акцепторлық қоспамен Жартылай ӛткізгіштерде ΔЕ шамасы аз болғандықтан Т>0 жағдайда электрондар жылулық қозғалыстың әсерінен валенттілік аймақтан бос ӛткізгіштік аймаққа ӛте алады (15.2-сурет).Температура артқан сайын жылулық ӛту артады, яғни ықтималдылық ΔЕ шамасына пропорционал болады. f(E) ~ е - E / 2kT . (8.2) Ӛткізгіштік аймақта электрондардың пайда болуымен қатар валенттілік аймақта бос деңгейлер пайда болады. Сыртқы ӛрістің әсерінен бұл бос деңгейлер еркін электрондардың қозғалысына қарсы ығысады, яғни шамасы электрондардың зарядына тең оң зарядтардың қозғалысы сияқты. Оларды кемтіктер деп атайды. Кемтіктердің қозғалысына сәйкес келетін ӛткізгіштік- кемтіктік р-типті ӛткізгіштік, ал электронды ӛткізгіштік n-типті ӛткізгіштік деп аталады. Сонымен ӛзіндік жартылай электрӛткізгі меншікті ӛткізгіштігі электронды және кемтіктік ӛткізгіштік болып екіге бӛлінеді және жүктеу/скачать 1,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|