2. Порядок выполнения задания

1. Исследуемый образец положить на столик манипулятора, опустить измерительную головку до касания зондов с поверхностью полупроводника, включить источник питания и задать ток в пределах 0,1 – 1 мA.

2. Измерить падение напряжения на средних зондах при помощи цифрового вольтметра.

3. Произвести вычисление удельного сопротивления по формулам (1.7), (1.8) или (1.11) в зависимости от размеров образца и расстояния между зондами измерительной головки.

4. Произвести измерения удельного сопротивления как минимум в пяти участках полупроводникового образца, данные занести в таблицу.

5. Вычислить среднеарифметическое значение удельного сопротивления и по этому значению рассчитать концентрацию основных носителей заряда в полупроводнике, взяв значение подвижности электронов или дырок (в зависимости от типа проводимости полупроводника) из графика, приведенного на рис. 1.5.

где – соответственно подвижности электронов и дырок;

q – заряд электрона.

ИП – источник питания;

В – цифровой вольтметр;

мA – миллиамперметр;

Т – тумблер, изменяющий полярность тока;

К – ключ, подающий напряжение на токовые зонды от источника питания

Рис. 1.4. Схема измерительной установки

Рис. 1.5. Зависимость подвижности носителей заряда в кремнии от удельного сопротивления

Контрольные вопросы

1. В чем суть 4-зондового метода измерения удельного сопротивления?

2. Назовите достоинства 4-зондового метода измерения удельного сопротивления полупроводникового материала.

3. Назовите основные причины, приводящие к погрешности при измерении удельного сопротивления полупроводникового материала 4- зондовым методом.

Рекомендуемая литература

1. Батавин В. В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур / В. В. Батавин, Ю. А. Концевой, Ю. В. Федорович. – М. : Радио и связь, 1985. – 264 с.

2. Павлов Л. П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов / Л. П. Павлов. – М. : Высш. шк., 1987. – 239 c.

Лабораторная работа № 2 определение ширины запрещенной зоны полупроводника

Цель работы – экспериментальное определение ширины запрещенной зоны германия на основании измерений температурной зависимости сопротивления образца.

1. Электропроводность полупроводников

Электропроводность полупроводников характеризуется удельным сопротивлением или обратной величиной – удельной проводимостью, которая зависит от концентрации носителей заряда и их подвижности, т. е.

, (2.1)

где μ_n и μ_p – подвижности электронов и дырок;

n и p – концентрации электронов и дырок;

q – заряд электрона.

В собственном полупроводнике свободные носители возникают только за счёт разрыва валентных связей, поэтому число дырок равно числу свободных электронов, т. е. n = p = n_i, где n_i – собственная концентрация. Удельная проводимость собственного полупроводника равна

(2.2)

В донорном полупроводнике проводимость определяется

, (2.3)

в случае преобладания акцепторных примесей

.

Температурная зависимость проводимости определяется зависимостью концентрации n и подвижности носителей заряда μ от температуры.