Проектирование электроснабжения коттеджных поселков, квартир, коттеджей
разработка проектов ТП, КТП, РТП 6 (10, 35 кВ) / 0.4 кВ
По запросу на info@k-volt.ru предоставляем технико-коммерческое предложение на проектирование электроснабжения объекта в течении 3-х рабочих дней.

Основные параметры полупроводниковых материалов и методы их измерения

Концентрация носителей, подвижность и удельное сопротивление. Концентрация носителей заряда в полупроводниках обычно на 5—7 порядков меньше, чем в металлах, и примерно на столько же больше, чем в диэлектриках. Следовательно, именно ее значение определяет принадлежность материала к классу полупроводников. Собственная концентрация ni является фундаментальным параметром и рассчитывается исходя из эффективных масс электронов и дырок, ширины запрещенной зоны и температуры по уравнению , где nc и nv — множители, мало зависящие от температуры, в которые входят эффективные массы электронов и дырок; k — постоянная Больцмана.

Собственная концентрация тем ниже, чем больше ширина запрещенной зоны. Так, для германия она составляет 2,5·1013 см-3, с учетом высокой технологичности этого полупроводника удается концентрацию примесей опустить ниже собственной концентрации носителей заряда — до 1010—1011 см-3, отчего концентрация носителей, конечно, не снижается. Получить собственный кремний ( ni=1010 см-3 ) — задача значительно более трудная, а арсенид галлия — вообще современными средствами неразрешимая.

Измерение концентрации носителей заряда ча¬ще всего выполняется по методу Холла, а также вольт-фарадным методом. Последний метод, называемый также С—U-методом, основан на измерении емкости барьера металл-полупроводник, связанной с концентрацией носителей заряда уравнением , где ε0=8,86·10-12 Ф/м — электрическая постоянная; ε — диэлектрическая проницаемость; S — площадь контакта; q — заряд электрона; U — напряжение.

Контакт к полупроводнику можно создать с помощью капли ртути, поэтому измерение может выполняться экспрессно. Погрешность измерения этим методом не хуже ±10%.

Сущность метода Холла состоит в том, что если поместить однородный прямоугольный образец полупроводника в магнитное поле, то на боковых гранях А и В полупроводника возникает поперечная разность потенциалов, называемая ЭДС Холла (рис. 1), или , отсюда определяется коэффициент Холла , где UaUb — ЭДС Холла; I — ток через образец; В — магнитная индукция; d — толщина пластинки в направлении магнитного поля.

Рис. 1. Поперечное поле, обусловленное эффектом Холла.

В общем виде коэффициент Холла определяется выражением , где отношение подвижностей носителей заряда; n — концентрация носителей заряда.

Метод Холла позволяет определить тип проводимости полупроводника, концентрацию и подвижность носителей заряда.

Проводимость полупроводников, как и других материалов, зависит от концентрации свободных носителей заряда (электронов и дырок) при данной температуре и их подвижности. В общем случае , где σ — удельная проводимость при данной температуре; ρ — удельное сопротивление.

На правах рекламы:
Межкомнатные деревянные двери дешево в Москве.