wyzn.szer.przer.energ.met.termiczną, Biotechnologia, Fizyka, Labolatorium

Pobierz cały dokument wyzn.szer.przer.energ.met.termiczna.doc Rozmiar 27 KB

Fragment dokumentu:

Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

grupa VIII

Wyznaczanie szerokości przerwy energetycznej metodą termiczną.

Sekcja 10

Zachwieją Maciej

Strof Łukasz

Wstęp:

W doświadczeniu zbadamy zależność przerwy energetycznej półprzewodnika od temperatury. Półprzewodniki to takie pierwiastki lub związki chemiczne , których przewodnictwo elektryczne właściwe waha się w przedziale 10^-8 - 10⁴ Ω^-1m.^-1 (a więc jest co najmniej o kilka rzędów wielkości mniejsze niż w przypadku metali i co najmniej o kilka rzędów wielkości większe niż w przypadku izolatorów ).

W temperaturze zera bezwzględnego półprzewodnik jest doskonałym materiałem izolacyjnym. Ze wzrostem temperatury elektrony tworzące wiązania w półprzewodniku mogą wskutek drgań termicznych atomów zostać oswobodzone, tak że przy ogrzewaniu półprzewodnika liczba nośników prądu w materiale systematycznie wzrasta, co właśnie powoduje wzrost ich przewodnictwa elektrycznego. Prąd elektryczny w półprzewodnikach przenoszą także wolne miejsca pozostałe w wiązaniach po oswobodzonych z nich elektronach, tzw. Dziury, które można formalnie traktować jako dodatnie nośniki prądu. Liczba dziur w półprzewodnikach także się zwiększa ze wzrostem temperatury. Półprzewodniki w których jedynymi nośnikami prądu są elektrony wyzwolone z wiązań (i dziury powstałe w wyniku takich procesów), noszą nazwę półprzewodników samoistnych. W praktyce półprzewodniki są zawsze mniej lub więcej zanieczyszczone. Na ogół celowo zanieczyszcza się półprzewodniki, przedtem starannie oczyszczone, odpowiednimi domieszkami.

Z tego co napisaliśmy można dojść do wniosku, że przewodność elektryczna jest sumą przewodności elektronowej i dziurowej:

σ = σ_n + σ_p. = en_nu_n + en_pu_p

gdzie:

n - koncentracja nośników

u - ruchliwość nośników

indeksy n i p. odpowiadają elektronom i dziurom.

Koncentracja w paśmie przewodnictwa (n) i dziur w paśmie walencyjnym (p) zależna jest od stosunku T/ΔE, gdzie T to temperatura, a ΔE jest energią aktywacji zależną od rodzaju materiału i stopnia domieszkowania półprzewodnika. Zależność tę opisują równania:

n = n_o exp ( - ΔE_n / kT )

p = p_o exp ( - ΔE_p / kT )

gdzie: k - stała Boltzmanna, T - temperatura w skali bezwzględnej. Dla półprzewodnika samoistnego energia aktywacji elektronów i dziur są jednakowe i równe połowie szerokości przerwy energetycznej.

Pobierz cały dokument wyzn.szer.przer.energ.met.termiczna.doc rozmiar 27 KB