Реферат: Фізика напівпровідників 2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

ЗАПОРІЗЬКА ДЕРЖАВНА ІНЖЕНЕРНА АКАДЕМІЯ

Кафедра

Контрольна робота з курсу:

ФІЗИКА НАПІВПРОВІДНИКІВ

Запоріжжя

2009

Дано:

Напівпровідник – Si

Домішка – бор

Концентрація домішки - 7 10 м^-3

Рівень домішки еВ

А = 0.2 см

В = 0.7 см

С = 0.1 см

сек

Рішення

1. Оцінити ймовірність знайти електрон на рівні Е у власному напівпровіднику при кімнатній температурі та при

2. Визначити положення рівня Фермі у власному напівпровіднику відносно середини забороненої зони при кімнатній температурі. При виконанні враховувати температурну залежність ширини забороненої зони.

3. Розрахувати температурну залежність власної концентрації носіїв заряду у вихідному напівпровіднику в діапазоні температур (10К до 400К). При виконанні врахувати температурну залежність ширини забороненої зони. Побудувати графік температурної залежності власної концентрації від температури.

Всі данні занесені у таблицю.

4. Власний напівпровідник леговано домішкою. Розрахувати температурне поводження рівня Фермі в області домішкової провідності у діапазоні температур (10К – 900К) з кроком 10К. побудувати графік температурної залежності рівня Фермі і за графіком визначити температуру виснаження домішки і температуру власної провідності .

Всі данні внесені в таблицю.

Рівень Фермі при Т=0К

При низьких температурах (коли виконується умова )

температурна поведінка рівня Фермі в області домішкової провідності за формулою

Умова виконується до 220К.

При високих температурах (коли виконується умова )

температурна поведінка рівня Фермі в області домішкової провідності за формулою

Згідно з графіком 2 температура насичення

5. Легований домішкою напівпровідниковий зразок має геометричні розміри: А, В, С. Знайти його електричний опір при кімнатній температурі.

А = 0.2 см, В = 0.7 см, С = 0.1 см.

6. Розрахувати довжину хвилі випромінювання , необхідного для створення електронно-діркових пар у власному напівпровіднику при кімнатній температурі.

7. Знайти час життя носіїв заряду, якщо в момент часу після вимкнення випромінювання концентрація носіїв заряду була у N разів більша, ніж у момент часу .

Висновок

Ймовірність знайти електрон на рівні Е у власному напівпровіднику при кімнатній температурі дорівнює , при Т=300К дорівнює 1.

Положення рівня Фермі при кімнатній температурі еВ.

Побудували графік залежності власної концентрації від температури.

Побудували графік температурної залежності рівня Фермі.

Електричний опір легованого напівпровідника при кімнатній температурі 0.0348 Ом.

Довжина хвилі випромінювання, необхідного для створення електронно-діркових пар у власному напівпровіднику при кімнатній температурі .

Час життя носіїв заряду с.

T, K	Eg	n i	Nv	F
10	1,181	7,63E+148	1,17E-21	1,119
20	1,177	8,05E+73	4,83E-21	1,039
30	1,174	1,07E+49	8,87E-21	0,96
40	1,172	4,40E+36	1,37E-20	0,873
50	1,17	1,76E+29	1,19E-20	0,792
60	1,167	2,17E+24	2,51E-20	0,724
70	1,165	7,00E+20	3,16E-20	0,646
80	1,162	1,73E+18	3,86E-20	0,568
90	1,16	1,66E+16	4,61E-20	0,49
100	1,158	4,09E+14	5,40E-20	0,412
110	1,155	2,01E+13	6,23E-20	0,334
120	1,153	1,65E+12	7,10E-20	0,257
130	1,15	2,00E+11	8,00E-20	0,18
140	1,148	3,32E+10	8,95E-20	0,101
150	1,146	7,04E+09	9,92E-20	0,024
160	1,143	1,82E+09	1,09E-19	-0,053
170	1,141	5,57E+08	1,20E-19	-0,13
180	1,138	1,95E+08	1,30E-19	-0,171
190	1,136	7,66E+07	1,41E-19	-0,284
200	1,134	3,32E+07	1,53E-19	-0,36
210	1,131	1,56E+07	1,64E-19	-0,437
Ts	220	1,129	7,89E+06	1,76E-19	-0,51
230	1,126	4,25E+06	1,88E-19	-1,71
240	1,124	2,41E+06	2,01E-19	-1,788
250	1,122	1,44E+06	2,13E-19	-1,864
260	1,119	8,93E+05	2,26E-19	-1,942
270	1,117	5,76E+05	2,40E-19	-2,019
280	1,114	3,84E+05	2,53E-19	-2,096
290	1,112	2,64E+05	2,67E-19	-2,173
300	1,11	1,86E+05	2,81E-19	-2,25
310	1,107	1,35E+05	2,95E-19	-2,327
320	1,105	9,96E+04	3,09E-19	-2,404
330	1,102	7,51E+04	3,24E-19	-2,48
340	1,1	5,76E+04	3,39E-19	-2,557
350	1,098	4,49E+04	3,54E-19	-2,634
360	1,095	3,56E+04	3,69E-19	-2,71
370	1,093	2,86E+04	3,84E-19	-2,787
380	1,09	2,32E+04	4,00E-19	-2,864
390	1,088	1,91E+04	4,16E-19	-2,94
400	1,086	1,59E+04	4,32E-19	-3,017
410	1,083	1,33E+04	4,48E-19	-3,093
420	1,081	1,13E+04	4,65E-19	-3,17
T, K	Eg	n i	Nv	F
430	1,078	9,66E+03	4,82E-19	-3,246
440	1,076	8,32E+03	4,98E-19	-3,323
450	1,074	7,22E+03	5,15E-19	-3,4
460	1,071	6,31E+03	5,33E-19	-3,475
470	1,069	5,55E+03	5,50E-19	-3,552
480	1,066	4,91E+03	5,68E-19	-3,628
490	1,064	4,37E+03	5,86E-19	-3,705
500	1,062	3,91E+03	6,04E-19	-3,781
510	1,059	3,51E+03	6,22E-19	-3,857
520	1,057	3,17E+03	6,40E-19	-3,933
530	1,054	2,88E+03	6,59E-19	-4
540	1,052	2,62E+03	6,78E-19	-4,085
550	1,05	2,40E+03	6,97E-19	-4,162
560	1,047	2,20E+03	7,16E-19	-4,238
570	1,045	2,03E+03	7,35E-19	-4,314
580	1,042	1,87E+03	7,54E-19	-4,39
590	1,04	1,74E+03	7,74E-19	-4,466
600	1,038	1,61E+03	7,94E-19	-4,542
610	1,035	1,50E+03	8,14E-19	-4,618
620	1,033	1,41E+03	8,34E-19	-4,694
630	1,03	1,32E+03	8,54E-19	-4,77
640	1,028	1,24E+03	8,74E-19	-4,846
650	1,026	1,17E+03	8,95E-19	-4,922
660	1,023	1,10E+03	9,16E-19	-4,998
670	1,021	1,04E+03	9,36E-19	-5,073
680	1,018	9,83E+02	9,58E-19	-5,15
690	1,016	9,35E+02	9,79E-19	-5,225
700	1,014	8,89E+02	1,00E-18	-5,301
710	1,011	8,47E+02	1,02E-18	-5,377
720	1,009	8,08E+02	1,04E-18	-5,453
730	1,006	7,73E+02	1,07E-18	-5,528
740	1,004	7,39E+02	1,09E-18	-5,604
750	1,002	7,09E+02	1,11E-18	-5,68
760	0,999	6,80E+02	1,13E-18	-5,756
770	0,997	6,54E+02	1,15E-18	-5,831
780	0,994	6,29E+02	1,18E-18	-5,907
790	0,992	6,06E+02	1,20E-18	-5,983
800	0,99	5,84E+02	1,22E-18	-6,058
810	0,987	5,64E+02	1,24E-18	-6,134
820	0,985	5,46E+02	1,27E-18	-6,21
830	0,982	5,28E+02	1,29E-18	-6,285
840	0,98	5,11E+02	1,31E-18	-6,361
T, K	Eg	n i	Nv	F
850	0,978	4,96E+02	1,34E-18	-6,436
860	0,975	4,81E+02	1,36E-18	-6,512
870	0,973	4,67E+02	1,39E-18	-6,587
880	0,97	4,54E+02	1,41E-18	-6,663
890	0,968	4,42E+02	1,43E-18	-6,739
900	0,966	4,30E+02	1,46E-18	-6,814

Рисунок 1 - Температурна залежність власної концентрації носіїв заряду

Рисунок 2 - Температурна залежність рівня Фермі