Расчет электропроводности полупроводника
.pdf
Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥
Расчет электропроводности полупроводника
В таблице 6.1 для каждого варианта приведены полупроводниковые материалы и полупроводниковые приборы.
Требуется:
Дайте определение полупроводника.
Приведите классификацию полупроводниковых материалов;
Указать, от каких факторов зависит электропроводность полупроводников.
Кратко описать заданный материал, укажите области его использования.
Указать назначение полупроводникового прибора, опишите принцип его действия.
Указать полупроводниковые материалы, используемые в данном приборе.
Также дан прямоугольный образец вырожденного полупроводника заданного типа с размерами axbxh мм, помещенный в магнитное поле с индукцией B Тл. Вектор магнитной индукции перпендикулярен плоскости образца. Вдоль полупроводника приложено напряжение U В, под действием которого протекает тока I мА. Вольтметр показывает напряжение Холла UX мВ.
Требуется:
Найти удельную проводимость, подвижность и концентрацию носителей заряда этого полупроводника, полагая, что электропроводность обусловлена только основными носителями заряда.
Таблица 6.1. Исходные данные
Номер варианта Наименование полупроводниковых приборов
Материалов (вариант по предпоследней цифре шифра) Приборов (вариант по последней цифре шифра)
3 Карбид кремния
5
Вентильный разрядник
Таблица 6.2. Исходные данные
Величина и единица измерения Номер варианта
3 5
По предпоследней цифре шифра
Тип p
a, мм 4,0
b, мм 36
h, мм 1,75
По последней цифре шифра
B, Тл
0,55
U, В
0,80
I, мА
50
UХ, мВ
6,0
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Карбид кремния или карборунд – сложное химическое соединение, состоящее из частиц углерода и кремния.
истый карбид кремния располагает гексагональной кристаллической решеткой и имеет стехиометрический состав. Вещество состоит из чистых кристаллов с алмазным блеском. При наличии примесей материал окрашивается в коричневый, зеленый, серый, белый или черный цвета. Окрас вещества зависит от его химического состава. При контакте с кислородом на поверхности кристаллов образуется оксидная пленка с радужным блеском.
Структурные свойства карбида кремния зависят от температурного режима. При нагревании до температуры 1700 °C образуется альфа-модификация. Она является одним из самых распространенных полиформов, получаемых искусственным путем. Для этой модификации характерно явление политипизма. Она имеет больше 50 политипных модификаций со схожей структурой кристаллической решетки. При нагревании вещества до более низких температур образуется бета-модификация
. Она широко применяется в качестве гетерогенных катализаторов.
Материал характеризуется следующими физическими свойствами:
плотность: 3,21 г/см3;
ширина запрещенной зоны: 2,9 эВ;
микротвердость: 3300-3600 кгс/мм2;
энергия кристаллической решётки: 288 ккал/г·форм;
теплопроводность: до 4,9 Вт/(см·К);
температура плавления: 2830 °C.
Карбид кремния является одним из бинарных химических соединений. Молекулы вещества связаны между собой ковалентной связью. Благодаря большой ширине запрещенной зоны и высокой температуре плавления, карборунд обладает свойствами полупроводников. Материал устойчив к воздействию радиации и жарких температур. Данное химическое сопротивление может проводить электрический ток при температурах выше 1400 °C.
Основными элементами вентильного разрядника являются искровой промежуток и нелинейный последовательный резистор, которые включаются последовательно между токоведущим проводом и землей параллельно защищаемой изоляции.
При воздействии на разрядник импульса грозового перенапряжения его искровой промежуток пробивается и через разрядник проходит ток