50223

Визначення ширини забороненої зони напівпровідників з температурної залежності їх провідності

Лабораторная работа

Физика

Цю залежність можна подати так: 1 де питома провідність власного напівпровідника при ; ширина забороненої зони напівпровідника; стала Больцмана. Тому ширину забороненої зони власного напівпровідника можна визначити із співвідношення:...

Украинкский

2014-01-18

219.5 KB

13 чел.


Лабораторна робота № 30

Визначення ширини забороненої зони напівпровідників з температурної залежності їх провідності

Мета роботи

Оволодіти методикою визначення ширини забороненої зони напівпровідників з температурної залежності їх провідності

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати особливості зонної структури металів, діелектриків та напівпровідників (§6.1), механізми власної і домішкової провідностей напівпровідників (§6.2, §6.3)

Прилади і обладнання

Зразок власного напівпровідника з електричними контактами, цифровий мілівольтметр, цифровий прилад для вимірювання опору, автотрансформатор, резистивний нагрівник, термопара

Теоретичні відомості та опис установки

Як відомо, для власних напівпровідників залежність питомої провідності  від температури  описується виразом  (6.3) (див. §6.2). Цю залежність можна подати так:

                                                       ,                                                                  (1)

де   питома провідність власного напівпровідника при ;   ширина забороненої зони напівпровідника;   стала Больцмана.

Формула (1) описує пряму  (рис.1), тангенс кута нахилу якої до осі абсцис дорівнює: . Тому ширину  забороненої зони власного напівпровідника можна визначити із співвідношення:

                                               ,                                                           (2)

де  ,  – значення ординати прямої  у відповідних точках  і  її абсциси (рис.1).

В даній лабораторній роботі використовується лабораторна установка, яка схематично наведена на рис.2.

Рис . 2

Напівпровідниковий зразок 1 розміщений всередині нагрівного елемента 3. Живлення нагрівного елемента здійснюється від автотрансформатора 4, увімкненого в мережу 220 В. Напруга на нагрівнику контролюється вольтметром 7. Для вимірювання температури використовується термопара 2 хромель–копель, яка підєднана до мілівольтметра 5. Опір досліджуваного зразка вимірюється за допомогою цифрового приладу 6 для вимірювання опору.

Досліджуваний зразок має форму паралелепіпеда довжиною L =3 мм та площею поперечного перерізу S =0,1 мм2. Питому провідність  зразка розраховують за даними вимірювання його опору  та відомими значеннями довжини зразка і площі його поперечного перерізу, використовуючи формулу

.                         (3)

Опором переходу метал-напівпровідник нехтуємо.

Послідовність виконання роботи

  1.  Увімкнути цифровий мілівольтметр 5 та прилад 6 для вимірювання опору в мережу 220 В.
  2.  Регулятор вихідної напруги на автотрансформаторі 4 встановити в положення "І". Увімкнути автотрансформатор в мережу 220 В. Через кожні ~10 хв послідовно переміщати регулятор напруги в положення 2, 3, 4,…8.
  3.  Проводити вимірювання опору досліджуваного зразка при різних значеннях температури через кожні 0,2 мВ за показами мілівольтметра. Нагрівання здійснювати до температури, яка вказана на робочому місці.
  4.  Користуючись графіком градуювання термопари визначати температуру досліджуваного зразка напівпровідника.
  5.  Встановити регулятор вихідної напруги на автотрансформаторі в положення 0.
  6.  Вимкнути автотрансформатор і прилади з мережі 220 В.
  7.  За отриманими значеннями опору напівпровідникового зразка розрахувати величину його питомої провідності  і  для різних температур, використовуючи співвідношення (3).

Таблиця 1

№ п/п

ЕТ, мВ

t, 0C

T, K

1/T, K-1

R, Ом

σ, Ом-1 ·м-1

ln σ

ΔE, еВ

1

0,2

2

0,4

...

15

3,0

  1.  Побудувати графік залежності . Вибрати на графіку ділянку, де найбільше проявляється пряма лінія, і для довільно вибраних значень  і  знайти відповідні значення  та .
  2.  Обчислити ширину  забороненої зони досліджуваного напівпровідника за формулою (2).
  3.  Проаналізувати отримані результати та зробити висновки.

Контрольні запитання

  1.  Поясніть як утворюються енергетичні зони в кристалах?
  2.  Як розуміти терміни “валентна зона”, “зона провідності”, “заборонена зона” з точки зору зонної теорії?
  3.  Які речовини називаються провідниками, діелектриками і напівпровідниками?
  4.  Який напівпровідник називається “власним”? “Домішковим”?
  5.  Чим зумовлена провідність власного і домішкового напівпровідників?
  6.  Чим пояснюється зміна концентрації вільних носіїв заряду у власних напівпровідниках від температури?
  7.  В чому полягає суть методики визначення ширини  забороненої зони напівпровідників з температурної залежності їх провідності?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

40301. Показания к помещению и выписке 29 KB
  Основания для госпитализации: 1 Основаниями для госпитализации в психиатрический стационар являются наличие у лица психического расстройства и решение врача психиатра о проведении обследования или лечения в стационарных условиях либо постановление судьи. 3 Помещение лица в психиатрический стационар за исключением случаев предусмотренных статьей 29 настоящего Закона осуществляется добровольно по его просьбе или с его согласия. 4 Несовершеннолетний в возрасте до 15 лет помещается в психиатрический стационар по просьбе или с...
40302. ПОМРАЧЕНИЕ СОЗНАНИЯ 30.5 KB
  дезориентировка аллопсихическая амнестическая аутопсихическая бредовая ложные представления об окружающем соматопсихическая двойная ориентировка амнезия на период нарушенного сознания тотальная или частичная симптомы расстройства сознания: анозогнозия неузнавание или отрицание собственной болезни невозможность правильно оценить собственный дефект. СИНДРОМЫ ПОМРАЧЕНИЯ СОЗНАНИЯ Оглушение характеризуется повышением порога ко всем раздражителям и обеднением психической деятельности. ДЕЛИРИЙ это иллюзорногаллюцинаторное...
40303. Прогрессивный паралич 34 KB
  Неврологические симптомы: синдром Аргайла Робертсона отсутствие прямой и содружественной реакции зрачков на свет при сохранении реакции на конвергенцию и аккомодацию; сужение миоз реже расширение мидриаз зрачков их неравномерность анизокория и деформация. Формы: экспансивная маниакальная форма; эйфорическая форма; простая дементная; депрессивная форма; циркулярная форма. Стационарный паралич форма с особенно медленным течением.
40304. ПСИХООРГАНИЧЕСКИЙ СИНДРОМ 25 KB
  Снижение интеллекта снижение уровня суждений. Снижение дисфория злобная раздражительность эйфорический апатический.
40305. РАССТРОЙСТВА АССОЦИАТИВНОГО ПРОЦЕССА 27 KB
  Ускорение мышления ускоренное течение ассоциативных процессов мысли очень быстро сменяют друг друга их много больной не успевает их высказывать. Замедление мышления бедность ассоциаций замедленное течение мысли. Патологическая обстоятельность мышления чрезвычайная вязкость тугоподвижность мыслительных процессов трудность переключения невозможность отделить главное от второстепенного. Персеверация мышления патологическое застревание задержка на одних и тех же представлениях что выражается в повторениях.
40306. РАССТРОЙСТВА ИНТЕЛЛЕКТА 25 KB
  Тотальное слабоумие. Частичное слабоумие характеризуется выраженными нарушениями памяти. Шизофреническое слабоумие апатическое или атактическое характеризуется интеллектуальной бездеятельностью безынициативностью в то время как предпосылки к умственной деятельности еще длительное время могут сохраняться.
40307. РАССТРОЙСТВА ПАМЯТИ 25.5 KB
  Фиксационная амнезия потеря способности запоминать фиксировать текущие события. Прогрессирующая амнезия характеризуется постепенным ослаблением памяти причем в первую очередь ослабляется память на текущие события на то что было недавно на события последних лет. Человек может вспоминать действительно имевшие место события но относить их к совсем иному времени псевдореминесценции 2.
40308. Самоповреждение 27.5 KB
  Различают: cознательные самоповреждения с целью получения выгоды симуляция cознательные самоповреждения в ответ на бредовые убеждения cамоповреждения в результате навязчивых действий таких как сковыривание царапанье натирание cознательные или бессознательные самоповреждения для подавления психологических проблем неосознаваемых пациентом бессознательные повреждения произведенные другому лицу с целью удовлетворения психологической необходимости преступника. и тенденцией к самоповреждениям для инсценировки его симптомов.
40309. Синдром Кандинского-Клерамбо 35.5 KB
  Псевдогаллюцинации восприятия возникающие как и галлюцинации без реального объекта. В отличие от истинных галлюцинаций псевдогаллюцинации не отождествляются с реальными предметами воспринимаются как сделанные. Самое существенное отличие: больной ощущает что псевдогаллюцинации сделаны вызваны некоей внешней силой причиной. В структуру галлюцинаторнопараноидного синдрома входят зрительные слуховые обонятельные вкусовые тактильные висцеральные кинестетические псевдогаллюцинации.