Курсовая с практикой на тему Расчет температурных зависимостей электрофизических параметров полупроводников

Содержание:

ВВедение. 4

1. Теоретическая часть. 5

1.1 Классификация веществ по удельной. 5

электрической проводимости. 5

1.2 Модельные представления об
электропроводности полупроводников. Электроны и дырки в полупроводниках. 7

1.3 Температурная зависимость
концентрации носителей заряда и уровня Ферми в полупроводниках с одним типом
примеси. 8

1.4. Зависимость подвижности носителей заряда от температуры.. 9

1.6 Эффект Холла. 13

1.7 Магниторезистивный эффект. 15

2 Расчетная
часть.. 17

Заключение.. 27

Список литературы… 28

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 32

Введение:

Полупроводники представляют собой обширную
группу веществ, занимающих по величине удельного сопротивления промежуточное
положение между диэлектриками и проводниками. Отличительным свойством
полупроводников является сильная зависимость их удельного сопротивления от
концентрации примесей.  Специфические
полупроводниковые эффекты применяются в разнообразных приборах и устройствах,
таких, как:

—полупроводниковые термоэлектрогенераторы;

—полупроводниковые диоды для выпрямления
переменного тока и детектирования модулированных колебаний;

— туннельные диоды для генерации
сверхвысокочастотных электромагнитных волн;

—свето- и фотодиоды, фотоэлементы,
солнечные батареи;

—термисторы и тензорезисторы (их
сопротивления известным образом зависят от температуры или механического
давления);

—варикапы (конденсаторы с изменяемой
электрическим полем емкостью);

—биполярные и полевые транзисторы,
микросхемы различного назначения на их основе;

—запоминающие устройства (оперативная
память ЭВМ);

—приборы с зарядовой связью, применяемые,
например, для

создания миниатюрных видеокамер;

—высокотемпературные полупроводниковые
нагревательные

элементы [2].

Одной из электрофизических характеристик
полупроводников является концентрация. Она изменяется в зависимости от
температуры. По температурной зависимости концентрации свободных носителей
заряда в координатах ln(n)= f(1/T) можно определить энергия ионизации донорного
или акцепторного уровня и ширину запрещённой зоны.

Заключение:

В ходе выполнения курсовой работы мною
была рассчитана эффективная масса плотности состояний электронов в зоне
проводимости и дырок в валентной зоне, определена эффективная плотность
состояний в валентной зоне и зоне проводимости, найдены значения температуры
истощения примесей и температуру перехода к собственной проводимости
графическим методом в среде математического моделирования MathCAD: Тs =
129,9К, Тi
= 843К. Также были рассчитаны концентрации свободных носителей заряда и
построены графики зависимости концентрации свободных носителей заряда от
температуры в координатах ln(n)= f(1/T) для всех 3-х областей. Рассчитана
энергия уровня Ферми в зависимости от температуры для всех 3-х областей и
построены графики температурной зависимости энергии уровня Ферми в координатах
Еf=
f(T). Произведен анализ литературных
данных, на основе которых составлен алгоритм выполнения поставленной задачи и
получены формулы, необходимые для расчета.

Фрагмент текста работы:

.
Теоретическая часть

1.1 Классификация веществ по удельной

электрической проводимости

Все твердые тела по электрофизическим
свойствам разделяются на три основных класса: металлы, диэлектрики и
полупроводники. Если в основу классификации положить величину удельной
электропроводности s, то при комнатной температуре она имеет
значения в следующих пределах:

металлы — (107 — 106)
Сим/м

полупроводники — (10-8 — 106)
Сим/м

диэлектрики — (10-8 — 10-16)
Сим/м.

Для химически чистых металлов с ростом
температуры сопротивление увеличивается по линейному закону в широком
температурном интервале

R(t)=R0(1+at), (1.1.1)

где R0 – сопротивление
при t=0°C, R(t) – сопротивление при t°C, a
— термический коэффициент сопротивления, равный примерно 1/273.

Для металлов

. (1.1.2)

Для
полупроводников сопротивление с ростом температуры быстро уменьшается по
экспоненциальному закону

, (1.1.3)

где R0, B – некоторые постоянные для данного
интервала температур величины, характерные для каждого полупроводникового
вещества. На рисунке 1.1 представлены температурные зависимости сопротивления
металлов и полупроводников.