本文格式為Word版，下載可任意編輯——半導(dǎo)體帶隙寬度測(cè)量半導(dǎo)體帶隙寬度測(cè)量

試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.

當(dāng)通過(guò)純的鍺晶體的電流是恒定時(shí)，晶體兩端的電壓降是溫度的函數(shù)，以此原理設(shè)定試驗(yàn)來(lái)計(jì)算鍺晶體電導(dǎo)率s與溫度的關(guān)系。2.

確定鍺的帶隙寬度Eg

試驗(yàn)原理

\根據(jù)歐姆定律，電流密度和電場(chǎng)E的關(guān)系是\

\σE\

系數(shù)σ被稱為電導(dǎo)率，由于此參數(shù)猛烈依靠于材料本身性質(zhì)，因此可以依其將材料依照導(dǎo)電性分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。例如，對(duì)半導(dǎo)體固體而言，在低溫下不產(chǎn)生電流，而在較高溫度下可測(cè)得其電導(dǎo)率。其電導(dǎo)率由溫度決定的原因是半導(dǎo)體具有特定的電子能帶結(jié)構(gòu)。對(duì)于這種價(jià)電子帶，全部或部分填充在基態(tài)的最高帶，導(dǎo)電帶和下面

未\被填充的帶之間被帶隙Eg所分割。兩個(gè)帶之間是不被電子填充的，未摻雜的，稱為禁區(qū)。而在高溫下，越來(lái)越多的電子從價(jià)電子帶被激發(fā)到導(dǎo)電帶，它們會(huì)在價(jià)電子帶留下像正電荷一樣移動(dòng)的“空穴〞，因此可以像電子一樣形成電流。

這種由價(jià)電子帶的電子激發(fā)到導(dǎo)電帶而形成的導(dǎo)電性稱為內(nèi)傳導(dǎo)。由于熱平衡狀態(tài)下，價(jià)電子帶“空穴〞的數(shù)量與導(dǎo)電帶中電子的數(shù)量相等，內(nèi)傳導(dǎo)情形下的電流密度可以寫(xiě)作下述式子

ji?(?e)nivi?enivp

其中：電子或空穴的密度

ni

電子的平均漂移速度Vn和穴的平均漂移速度Vp和電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比,有:

?n???nE和?i?eini(?n??p)

?n和?p取正值

ji?eini(?n??p)E

對(duì)比可以導(dǎo)出：

?i?eini(?n??p)

因此有：

aI??bcU2?mnkTN?2(h232)32和

P?2(2?mpkTh2)32

以上兩式是導(dǎo)電帶和價(jià)電子帶中的有效狀態(tài)密度，mn和mp也取決于溫度，在低溫下，近似為m正比于T，而在高溫下較為精準(zhǔn)。由指數(shù)函數(shù)式，電導(dǎo)率可以近似表示為

Eg???0e2KT或者

lnsi=lns0-在電流恒定狀況下

Eg2kT

I?jbc

b：晶體的寬度，c：晶體的厚度

電壓降：

U?Ea

a:晶體的長(zhǎng)度

即可測(cè)得未摻雜的鍺晶體的電導(dǎo)率：

?試驗(yàn)器材

aI?bcU

未摻雜的鍺晶體，霍爾效應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)備，CASSY傳感器，CASSYLab軟件，可控電流發(fā)生器，電源，支架，導(dǎo)線若干。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)

1.UB1=f（UA1）形式的測(cè)量值圖像如圖1所示：

其中：UA1為溫度測(cè)量的輸出電壓，UB1是鍺晶體2mA橫流電壓降

1logs=f()T的測(cè)量值圖像如圖2所示：2.

其中：??3.計(jì)算

2mA20mAUA1?273.5K，T?100KUB110mm?1mmV由斜率A=-1810K,k可得

?1.3807*10JK?23?1,根據(jù)公式

1EgA??ln102k

Eg?1.145*10?19J?0.715eV