2521

Определение концентрации носителей заряда и подвижности в полупроводниках различного типа

Лабораторная работа

Физика

Измерили концентрацию носителей заряда и подвижности в полупроводниках различного типа. Установка для измерения концентрации и подвижности носителей заряда.

Русский

2013-01-06

208.6 KB

35 чел.

Дата       Фамилия       Группа

 

Лабораторная работа №90

I.Название работы:

Определение концентрации носителей заряда и подвижности в полупроводниках различного типа.

Цель работы

Измерение концентрации носителей заряда и подвижности в полупроводниках различного типа.

II.Краткое теоретическое обоснование:

Измерение концентрации носителей заряда и их знака можно осуществить, используя эффект Холла. Пусть по проводнику или полупроводнику, имеющему вид прямоугольного параллелепипеда, протекает ток I. Проводник помещён во внешнее магнитное поле, вектор магнитной индукции которого B направлен перпендикулярно направлению тока и боковым граням образца (рис.1). Тогда между электродами, касающимися верхних и нижних граней образца и расположенными на одной эквипотенциальной поверхности, возникает разность потенциалов Δφx . Она обусловлена силой Лоренца

Fл = q [vB], действующий на заряд q, движущийся в магнитном поле B со скоростью v. Носитель заряда смещается к верхней грани образца при выбранных направления тока и магнитного поля. Смещение происходит до тех пор, пока сила, действующая со стороны возникающего в результате разделения знаков электрического поля с напряжённостью E, не уравновесит силу Лоренца:

Учитывая, что плотность тока j = nvq, находим

где n – концентрация носителей заряда. С другой стороны, для однородного электрического поля напряжённость E и разность потенциалов Δφ связаны соотношением

откуда

или, учитывая, что I = jab

Величина 1 / qn называется постоянной Холла и обозначается Rx, тогда

В таком виде формула является общей. Более точный расчёт даёт различные значения Rx для металлов и полупроводников. Для металлических проводников

для полупроводников с носителем заряда одного знака

для полупроводников с электронной и дырочной проводимостью

Определив из опытных данных коэффициент Холла Rx, можем вычислить концентрацию носителей заряда в металлах и полупроводниках с носителем заряда одного знака.

Если известно значение Rx и удельная электропроводимость δ = qnμ, то для полупроводников с носителем заряда одного знака нетрудно найти их подвижность

При проведении измерений с помощью эффекта Холла следует учесть, что изменение направления поля или тока ведет к изменению знака разности потенциалов  Δφx. На практике нужно измерение провести дважды с противоположными направлениями поля и тока и взять среднее арифметическое:

Это позволяет исключить всякого рода побочные эффекты, которые сохраняют свой знак при изменении направления поля или тока.

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

IV.Схема установки.

V.Измерительные приборы и принадлежности.

• Установка для измерения концентрации и подвижности носителей заряда

VI.Результаты измерения.

Измеряемая величина

Номер измерения

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

U, B

0,7

0,9

1,3

2

2,2

2,6

3,2

3,4

3,8

4,1

I, mA

0,5

0,7

1

1,5

1,7

2

2,5

2,7

3

3,2

Δφx, B

18

23

31

48

52

63

78

81

97

100

VII. Черновые записи и вычисления.

Rx1 = (18 / 0,5) • (0,001 / 0,1) = 0,3600    n1 = 9,42 / 8 • 0,3600 • 2,71 = 1,2069

Rx2 = (23 / 0,7) • (0,001 / 0,1) = 0,3286    n2 = 9,42 / 8 • 0,3286 • 2,71 = 1,3224

Rx3 = (31 / 1)  •  (0,001 / 0,1)  = 0,3100    n3= 9,42 / 8 • 0,3100 • 2,71 = 1,4016

Rx4 = (48 / 1,5) • (0,001 / 0,1) = 0,3200    n4= 9,42 / 8 • 0,3200 • 2,71 = 1,3578

Rx5 = (52 / 1,7) • (0,001 / 0,1) = 0,3059    n5= 9,42 / 8 • 0,3059 • 2,71 = 1,4205

Rx6 = (63 / 2)  •  (0,001 / 0,1)  = 0,3150    n6= 9,42 / 8 • 0,3150 • 2,71 = 1,3794

Rx7 = (78 / 2,5) • (0,001 / 0,1) = 0,3120    n7= 9,42 / 8 • 0,3120 • 2,71 = 1,3926

Rx8 = (81 / 2,7) • (0,001 / 0,1) = 0,3000    n8= 9,42 / 8 • 0,3000 • 2,71 = 1,4483

Rx9 = (97 / 3)  •  (0,001 / 0,1)  = 0,3233    n9= 9,42 / 8 • 0,3233 • 2,71 = 1,3438

Rx10 = (100 / 3,2) • (0,001 / 0,1) = 0,3125   n10= 9,42 / 8 • 0,3125 • 2,71 = 1,3904

β = 630 → r = 0,5   δ = 1 / 0,0017 = 588,24

μ1 = 500 • 0,0036 = 180,00              μ6 = 500 • 0,3150 = 157,50

μ2 = 500 • 0,3286 = 164,29              μ7 = 500 • 0,3120 = 156,00

μ3 = 500 • 0,3100 = 155,00              μ8 = 500 • 0,3000 = 150,00

μ4= 500 • 0,3200 = 160,00               μ9 = 500 • 0,3233 = 161,67

μ5= 500 • 0,3059 = 152,94              μ10 = 500 • 0,3125 = 156,25

VIII. Основные выводы.

Измерили концентрацию носителей заряда и подвижности в полупроводниках различного типа.

IX. Графики


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23534. Турецкий язык за 12 уроков 706.5 KB
  Начальный курс турецкого языка, разработан на основе пособия “Mehmet Hengirmen, 30 Derste Türkçe” для школы иностранных языков. В турецком все читается, как пишется, за исключением одной нечитаемой буквы. Имеет 8 гласных. Непривычных букв всего несколько:
23535. Турецкий язык за 30 уроков 765 KB
  Урок 1 Здравствуйте Ольга: Merhaba Здравствуйте Эрол: Merhaba Здравствуйте Ольга: Adınız ne Как вас зовут имя Ваше как Эрол: Adım Erol. Ольга: Nasılsınız Как поживаете как вы Эрол: Teşekkür ederim iyiyim. А у вас как дела Ольга: Teşekkür ederim ben de iyiyim. 1В Знакомство Ольга: Adınız ne Как вас зовут Эрол: Adım Erol.
23536. УЧЕБНИК ТУРЕЦКОГО ЯЗЫКА 3.45 MB
  18 Гласный а 18 Гласный ı 18 Согласные l m n s 18 Согласные b d r 18 УПРАЖНЕНИЯ 19 Гласный i 19 Гласный e 19 О СМЯГЧЕНИИ СОГЛАСНЫХ unsuz yumuşaması 20 УПРАЖНЬНИЯ 20 СЛОВАРЬ 22 НЕОПРЕДЕЛЕННЫЙ АРТИКЛЬ 23 ПРИНЦИП НЕБНОГО ПРИТЯЖЕНИЯ 24 АФФИКС МНОЖЕСТВЕННОГО ЧИСЛА çoğul eki 24 УПРАЖНЕНИЯ 25 ОПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ГРУППА belirtme grupu 25 УПРАЖНЕНИЯ 16 АФФИКСЫ ПРИНАДЛЕЖНОСТИ iyelik ekleri 27 Аффикс принадлежности 1го лица единственного числа birinci kişi tekil iyelik eki 27Аффикс принадлежнocmu 2го лица единственного...
23537. ГРАММАТИКА ШВЕДСКОГО ЯЗЫКА 401 KB
  Неопределённый артикль который ставится перед существительным для общего рода en а для среднего рода ett например: en flicka девочка en dag день ett hus дом ett regn дождь. Это происходит по схеме: существительное неопределённый артикль en ett например: Dag en dagen hus ett huset. Определённый артикль среднего рода с существительными на согласный имеет вид et а на безударный гласный t например: hus huset öga ögat глаз. например: den långa dagen долгий день det långa borget длинный стол de långa...
23538. ЭКСПРЕСС–КУРС ЯПОНСКОГО ЯЗЫКА 678.5 KB
  Перед тем, как приступить непосредственно к урокам, необходимо овладеть каной. Кана – слоговая азбука, возникшая в VII в. нашей эры в результате графического сокращения и преобразования китайских иероглифов в знаки алфавита. Существует два вида каны – хирагана и катакана. Хирагана предназначена для записи собственно японских слов и китаизмов
23539. Учебник языка эсперанто 888 KB
  В отличие от русского языка в настоящем времени глаголсвязка estas 'есть' 'является' 'имеется' 'находится' от глагола esti 'быть' не опускается: Nia celo estas demokratio. Marso estas planedo. Формы множественного числа слов оканчивающихся на o или a образуются прибавлением окончания j: novaj frazoj; niaj geografiaj kartoj; Vi estas juna 'Ты молод'; Vi estas junaj 'Вы молоды'. Глагол havi всегда требует винительного падежа глагол esti никогда; Li havas elegantan palton; Lia palto estas eleganta.
23540. ГРАММАТИКА ИСПАНСКОГО ЯЗЫКА 1.02 MB
  1 Имя существительное Nombre sustantivo В испанском языке существительные бывают: собственные Rosa Роза Carmen Кармен нарицательные la mesa стол el árbol дерево одушевленные el hombre мужчина el gato кот неодушевленные el bosque лес la silla стул конкретные la cara лицо el techo потолок абстрактные el tiempo время el aire воздух собирательные la biblioteca библиотека la muchedumbre толпа 1. Существительные которые оканчиваются в единственном числе на согласные z и x меняют их во множественном числе на c:...
23541. НЕМЕЦКИЙ ЯЗЫК. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СПРАВОЧНИК 3.34 MB
  2] К ЧИТАТЕЛЮ [1] Язык DIE SPRACHE [1. Die Anwendung des Zeitwortes [2.2] Префиксы die Vorsilben er ent ver.3] Никаких сложносоставных существительных die Substantivkopellungen.
23542. Генетическая классификация языков мира: необходимый минимум для студентов I курса 47.5 KB
  Для перечисленных ниже языков полезно знать не только то к какой группе и семье они относятся но и где на них говорят с точностью до страны или хотя бы континента A. Языки Евразии включая циркумполярную область Индоевропейская семья более 400 языков Албанский Армянский Греческий древне и новогреческий Кельтские: бретонский корнский валлийский ирландский шотландский и др. Тохарские мертвые: тохарский А и тохарский Б Уральская семья более 30 языков Прибалтийскофинские: финский эстонский ливский водский карельский...