Определение типа носителей разных кристаллов

По разрешению преподавателя включите установку. Нагретым жалом термозонда кратковременно и осторожно касайтесь хрупкого кристалла во избежание его повреждения. Одновременно фиксируйте направление отклонения (отброс вправо или влево) стрелки гальванометра (табл. 2.6).

1.3. Проведя анализ схемы, заполните таблицу 2.6 и определите тип носителей кристалла для:

а) трех произвольных одиночных образцов, установленных на стенде;

б) для модели, имитирующей диод и содержащей один p - n -переход;

в) для модели, имитирующей транзистор (два p - n -перехода).

1.4. Выключите установку.

1.5. Сделайте заключение о типе материала. Зарисуйте зонную диаграмму данных полупроводниковых структур, отметив примерное положение уровня Ферми Е _ф.

 

 

Таблица 2.6

Определение типа носителей с помощью термозонда

Условие эксперимента	Возможные результаты испытаний	Образцы
№1	№2	№3	диод	транзистор
Термозонд касается электрода	Верхнего или нижнего	?	?	?	?	?	?	?	?
Термозонд связан с клеммой гальванометра	Связан с "+" или с ″–″ клеммой	Связан с "+" клеммой
Стрелка индикатора отклонилась	По часовой стрелке или против нее	?	?	?	?	?	?	?	?
На "+" клемму прибора подается потенциал	"-" или "+"	?	?	?	?	?	?	?	?
Основные носители	Электроны или дырки	?	?	?	?	?	?	?	?
Неосновные носители	То же	?	?	?	?	?	?	?	?
Полупроводник	Донорный или акцепторный	?	?	?	?	?	?	?	?

Исследования по методу Холла

Определение типа основных носителей в датчике Холла

Установите произвольные значения тока I _п через датчик и индукции В (например, I _п = 50 – 100 mA; В = 0,05 Тл – по графику на стенде). Используя последовательность операций, представленных в таблице 2.7, определите тип основных носителей в датчике Холла.

Таблица 2.7

Определение типа носителей по методу Холла

Условие эксперимента	Результат испытаний
Ток между холловскими электродами направлен по одной из осей (рис. 1, б)	Укажите направления осей координат
Электроны двигаются в направлении	Укажите ось
Дырки двигаются в направлении	Укажите ось
С учетом направления тока в соленоиде и намотки катушки вектор индукции В имеет направление	Укажите ось
Сила Лоренца направлена	Укажите ось
Основные носители накапливаются на холловском электроде	Верхнем или нижнем
Стрелка вольтметра, фиксирующего ЭДС Холла, отклоняется	По часовой стрелке или против нее
На "+"клемму прибора подается потенциал	"+" или "-"
Основные носители заряда	p или n
Неосновные носители заряда	p или n
Полупроводник	Донорный или акцепторный

 

2.2. Зарисуйте зонную диаграмму данного полупроводника, отметив примерное положение уровня Ферми.

Исследование вольтамперной характеристики датчика

Для этой цели при комнатной температуре t ₀ снимите данные для построения вольтамперной характеристики датчика Холла (при произвольном направлении тока) при значении индукции В, равной нулю (при отключенном токе катушки индуктивности) (табл. 2.8).

Таблица 2.8

Параметр датчика b =? мм; d =? мм; l =? мм
U, B	?	?	8 – 10 точек	?
I, mА	?	?	8 – 10 точек	?
Расчетные значения: R ср =? кОм; G ср =? Ом–1; r =? Омм; g =?Ом–1м–1

2.4.Определение микропараметров кристалла датчика Холла

Задачей исследования является определение удельного сопротивления r, проводимости g, концентрации n и подвижности m носителей кристалла.

2.5. По данным таблицы 2.8 постройте ВАХ - зависимость тока от напряжения в линейном масштабе. Графически определите среднее значение сопротивления кристалла R _ср и его проводимость G _ср = 1/ R _ср.

По формулам (2.22) – (2.29) и известным параметрам кристалла (на стенде) рассчитайте величины r и g образца.

Определение зависимости ЭДС Холла от величины тока

Установите произвольное значение тока катушки I _к и поддерживайте его постоянным в течение опыта. Определите значение индукции В пографику, приведенному на стенде. Снимите и постройте зависимость ЭДС Холла U _x от тока I _п в кристалле при фиксированном значении индукции В (табл. 2.9).

Таблица 2.9

I к =? мА; В =? Тл
U п, В	?	6 – 8 точек	?	?
I п, mA	?	?	?	?
U x, мВ	?	?	?	?
N = n ср ± D n, м-3	?
m = mср ± Dm, м2/Вс	?

 

2.7. С помощью полученных данных по формулам (2.22) – (2.29) определите среднее значение концентрации носителей n _ср и их подвижность m_ср.

2.8*. Рассчитайте погрешности концентрации носителей D n _ср и подвижности Dm_ср.