1.4 Задание к выполняемой работе

1.4.1 В соответствии с таблицей 1.3 и указаниями преподавателя выбрать вариант исходных данных для работы.

Таблица 1.1-варианты исходных данных

№ варианта	Полупроводник	Тип легирующей примеси	Концентрация легирующей примеси N (см-3)
1	Германий	Доноры	610+15
2	Германий	Акцепторы	810+15
3	Германий	Доноры	210+16
4	Германий	Акцепторы	810+16
5	Кремний	Доноры	210+15
6	Кремний	Акцепторы	810+15
7	Кремний	Доноры	210+16
8	Кремний	Акцепторы	810+16
9	Арсенид галлия	Доноры	210+15
10	Арсенид галлия	Акцепторы	810+15
11	Арсенид галлия	Доноры	210+16
12	Арсенид галлия	Акцепторы	810+16

1.4.2 НаPC (персональном компьютере) в среде MATLAB изучить правила работы (раздел меню «Справка»)

Общий вид основного окна

Основное правило работы — все управление осуществляется путем выбора соответствующих кнопок (установка-снятие «птичек») левой кнопкой мышки.

1.4.3 Подготовить исходные данные для выполнения работы

Для этого необходимо в соответствии с информацией, содержащейся в пункте 3 и исходными данными варианта задания:

1. выбрать нужный тип полупроводника и легирующей примеси;

2. в концентрационном поле установить значение N ;

3. в списке исследуемых функций выбрать собственную концентрацию, концентрацию электронов и дырок;

4. подобрать величину максимальной температуры Tmax с таким расчетом, чтобы примерно выполнялось Tmax=Ti+200C (Ti — собственная температура полупроводника; см. рис.1).

1.4.4 Исследовать влияние температуры на концентрационные характеристики полупроводника

1. Произвести «измерение» точек на графике; для этого в меню «Функции» с помощью мышки выбрать действие: “отметить точку” и навести появившееся перекрестье прицела в нужное место;

2. по наблюдаемым на экране графикам для выбранных вами пяти температурным точкам Т₁, Т₂, Т₃, Т₄, Т₅заполнить таблицу 1.4:Таблица 1.4

	T1	T2	T3	T4	T5
ni
n
p

3. Определить на построенных графиках области примесной и собственной проводимости, температуру T_i (Tmax), при которой происходит смена механизма проводимости

4. Сделать выводы об изменении концентраций с ростом температуры.

5. Распечатать его на принтере (или перерисовать на отдельный лист от руки). Для этого в меню «Функции» выбрать действие – “печать”, в раскрывшемся окне подписать график и нажать на кнопку “Ok”; Внимание! При распечатке графиков принтер должен быть включен и бумага заправлена.

6. Для трех концентрационных значений легирующей примеси N/2, N, 2N определить собственную (критическую) температуру T_i , заполнить таблицу 1.5

Таблица 1.5

	N/2	N	2N
Ti

и построить от руки график зависимости Ti=f(N) в отчете по лабораторной работе.

7. Выбрать (произвольно) другой тип материала и сравнить их температуры T_i . Сделать вывод о том, какой материал лучше.

1.4.5 Построить зонную диаграмму примесного полупроводника

1. Установить концентрационное значение в N;

2. Выбрать в списке исследуемых функций «собственный уровень Ферми» и «уровень Ферми»;

3. Убрать «птички» с “логарифмической оси Y” и “автоматический масштаб оси Y”;установить “легенду”;

4. Установить диапазон по Y (измеряемый в эВ): Ymin=0, а Ymax – превышающим ширину запрещенной зоны вашего полупроводника; выбором действия “отметить точку” в меню «Функции» установить “перекрестье прицела” в соответствии с величиной ширины запрещенной зоны;

5. Распечатать получившуюся картину на принтере (или срисовать в отчет)

6. На полученной картинке нанести положение вашего примесного уровня; значения энергий активации брать из таблицы 1.1 « Основные характеристики полупроводников» из данных МУ;

7. Заполнить таблицу 1.6

Таблица 1.6

	T1	T2	T3	T4	T5
Ei
EF(N)

и сделать выводы.

1.4.6 Исследовать температурный рабочий диапазон прибор, изготовленного на основе Вашего заданного варианта

1. Максимальная предельная температура (собственная температура T_i ) определена в пункте 1.4.4

2. Минимальную рабочую температуру оценим по степени ионизации примеси; для этого в меню «Функции” необходимо выбрать действие “решение задачи” и в выпавшем окне задать все Ваши параметры варианта, приняв за степень ионизации примеси 95% и нажать кнопку «Расчет»:

3. Определить Tmin для концентрационных значений данного типа полупроводника установить концентрационное значение N/2, 2N;

4. Сделать выводы как меняется рабочий диапазон прибора в ростом концентрации легирующей примеси;

1.4.7 Исследовать ширину запрещенной зоны полупроводника

1. В основном окне выбрать в качестве исследуемой зависимости собственную концентрацию и установить аррениусовский тип графика, логарифмическую ось Y и автоматический масштаб по оси Y;

2. В меню «Функции» выбрать действие “измерение тангенса” на получающемся линейном графике мышкой отметить две произвольные точки; в выпавшем окне будет содержаться требуемое значение тангенса угла наклона прямой:

3. Из соотношения можно определить величину ширины запрещенной зоны; при этом величину постояннойk находим как 0,0259/300 (объясните почему и какова физическая размерность получающегося выражения?)

4. С помощью калькулятора из меню «Функции» окончательно находим ширину запрещенной зоны полупроводника в эВ:

5. Добавить на графике остальные 2 типа полупроводников. Что можно сказать о величинах их Eg по отношению к заданной в варианте вашей?

6. Полученный график распечатать на принтере или перерисовать на отдельный лист.