10 кгс составляет около 10%. Лауц н Руппель [Л. 288] изучали температурные зависимости эффекта магнитосопротивления в кристалле германия. Они показали, что величина Лр/ро быстро растет с понижением температуры (рис. 3-10) и, например, в образце германия с р=25 ом- см прн 7=11К достигает значения 12 в поле с индукцией, равной 21 кгс, в то время как при комнатной температуре составляет около 0,2. Изучение анизотропии эффекта магнитосопротивления показало, что при комнатной температуре в поле В = = 5 500 гс величина отношения Ар/ро колеблется в пределах от 1,03 до 1,05. Измерениями тсрмо-э. д. с. в германии занимались Мидлтон и Скэнлон :[Л. 328], Джебол и Хал (Л. 140], а также Баранский (Л. 533]. На рис. 3-11 показана температурная зависимость ф для германия п-пша, взятая из работ {Л. 328 и 140]. На рис. 3-12 дана зависимость ф от концентрации носителей при комнатной температуре [Л. 533]. Из приведенных графиков видно, что значение ф в германии п-типа достигает величин, превышающих 1 Mejipad.

.001>

<110>

с.ч/к

15000.

15000

Рис. 3-7. Способы вырезания образцов германия для исследования анизотропии эффекта Холла [Л. 335].

<110>

12000

11000

Рнс. 3-8. Зависимость коэффициента Холла от индукции магнитного поля для образцов «-Ge с различной кристаллографической орментациен [Л. 335]. Обозначения образцов соответствуют приведенным в табл. 3-2.

Рис. 3-9. Зависимость эффекта магнитосопротивления в п - Ge от напряженности магнитного поля [Л. 373].

В заключение приведем некоторые сведения, касающиеся гальвано- и термомагннтных эффектов, сопровождающих эффекты Холла и Гаусса. Явления Эттингсгаузена и Нернста-Эттингсгаузена (поперечный) в германии изучали Баширов и Циднльковски?! [,П. 538], а также Метте, Гертнер и Лоске {Л. .325]. Авторы показали, что величина напряжения Эттингсгаузена в очень сильной степени зависит от температуры и концентрации примесей. На рис. 3-13 и 3-14 даны зависимости теоретически рассчитанных коэффициенгов Эттингсгаузена и Нернста-Эттингсгаузена ]Л. 325]. Результаты эти достаточно хорошо подтверждаются экспериментальными данными н

20 - W

Рис 3-10 Температурная зависи- Рис. 3-12. Зависимость термо-мость эффекта магнитосопротив- э. д. с от концентрации носи-лення в Термании п-типа [Л. 288]. телей тока в германии п-типа

[Л. 533].

22П 290 310 330 350 °К

120 т 160 180 200 220 °С

0.2\ 0,4 0,6 0.8 КО 1,2

1,4. я мв/грао

Рис. 3-11. Температурная зависимость термо-э. д. с. в rt-Ge [Л. 140 и 328].

рад-см/а гс

200 300

Рис. 3-13. Зависимость коэффициента Эттингсгаузена для германия п-типа от концентрации носителей тока и температуры [Л 325]

6/градгс

Q-IO"

-,13-

300 400 500 600

900 "К

Рис. 3-14. Зависимость коэффициента Нернста- Эттингсгаузена от концентрации носителей тока и от температуры в германии п-типа [Л. 325].

мо[ут использоваться для оценки ожидаемых значений эффектов 3iтнпгсгаузенп п Нернста-Эттингсгаузена в датчиках Холла. Дан-ны,\ оГ) эффекте Риги-Ледюка до сих нор не имеется,

3-2. СВОЙСТВА КРЕМНИЯ

Кремний является вторым из наиболее распространенных в технике полупроводниковых материалов. Несмотря на то, что встречается ои в природе в очень больших количествах, получение кремния полупроводниковой чистоты представляет большие трудности чз-за высокой температуры плавления и большой химической активности. В табл. 3-3 собраны основные физические свойства кристаллического кремния.

Из приведенной таблицы видно, что температура плавления кремния почти на 500°С выше температуры плавления германия, что подтверждает ранее сказанное о трудностях технологии получения кремния.

Таблица 3-3

ом-см

Рис. 3-15. Зависимость удельного сопротивления от концентрации примесей в кремнии п-типа при комнатной температуре [Л. 247].

Рис. 3-16, Температурная зависимость удельного сопротивления в кремнии л-типа [Л. 247]

смУк

см/в-сек 2000

WOO.

ЮамхмЮ

Рис. 3-17. Зависимость подвижности электронов от удельного со-"Ротивления в кремнии п-типа 1*1. «э37].

200 Ш 400 500 бООК

Рис. 3-18. Температурная зависимость коэффициента [Л 247] кремнии п-типа

Основные физические свойства кремния

Из-за большей ширины запрещенной зоны концентрация носителей, отвечающая собственному удельному сопротивлению, в кремнии значительно меньше, чем в германии, и при комнатной температуре

,0 0,9 0,8 0.7

"0 ~5 10 15 20кэ

Рис. 3-19. Зависимость коэффициента Холла от напряженности магнитного поля в кремнии л-типа [Л. 645].

мв/град 100

г.о\

составляет около 10 см- [Л. 337], что соответствует сопротивлению 3 • 10 ом см. Для наших целей интерес представляют значительно меньшие величины удельного сопротивления, а именно не более нескольких десятков ом на 1 см.

Зависимость удельного сопротивления кремния и-типа от концентрации носителей при комнатной температуре показана на рис 3-15. Эта зависимость аналогична зависимости для германия, в то время как температурная зависимость удельного сопротивления кремния, представленная на рис. 3-16, является более выгодной, так как значительные изменения удельного сопротивления начинаются только при температуре око.чо 200° С [Л. 247]. 4* 51

О 20 40 100 200 400°

Рис. 3-20. Температурная зависимость термо-э. д. с. в кремнии п-типа [Л. 140].

№ образца 125 129 139 565

я. с*-» 2,2-1018 2.8.I0" 1,3.10" 3.7.10" № , . ,537 131

п. . . 3,7.10» 2,75-10"