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

11 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

61704. Повторение пройденного. Решение задач изученных видов 22.24 KB
  Вы отлично справились с предыдущем задание а теперь мы поработает с числовыми рядами здесь вам нужно продолжить ряд из чисел. Откройте свои учебники на странице...
61705. Домашняя аптечка 18.66 KB
  Что этопоказываем градусник. Это градусник. Пальчик пальчик тук да тук повторяется 2 раза Хлопайхлопайхлопай хлопают в ладошки Ножками топайтопай повторяется 2 раза Спряталисьспрятались закрыть лицо руками Сейчас мы будем тренироваться правильно ставить градусник Посмотрите на меня и повторите за мной Возьмем градусник встряхнем для того что бы температура градусника опустилась до нуля положите градусник подмышку так что бы узкий конец градусника был полностью закрыт рукой.
61706. Биография музыкальных инструментов 18.3 KB
  Цели: Обобщение знаний о группах и инструментах симфонического оркестра. Знакомство с особенностями тембра отдельных инструментов. У каждого свой музыкальный инструмент эстонская народная песня...
61707. Средства музыкальной выразительности в цикле «Времена года» Антонио Вивальди 18.38 KB
  Вивальди Осень Сентябрь Вопросы после слушания: Какую вы услышали осень Какие картины представили Вот какую осень нарисовал великий итальянский композитор А. Вивальди....
61708. Творчество Н.А. Римского-Корсакова 21.33 KB
  Человек занимающийся анализом и оценкой произведений музыкального искусства Сейчас постарайтесь запомнить как можно больше о композиторе. Что вас удивило в его биографии Ребята а сейчас мы с вами немного потанцуем.
61709. ПРАВА И ОБЯЗАННОСТИ РОДИТЕЛЕЙ И ДЕТЕЙ 28.42 KB
  Определяют права и обязанности супругов родителей детей. 50 лет проживающий в Мурманске и имеющий жену и двух несовершеннолетних детей подал заявление о вступлении в брак с гражданкой М 45 лет проживающей в Москве.
61710. Дружба – великое чудо 28.9 KB
  Здравствуйте ребята Улыбнитесь друг другу порадуйтесь сегодняшнему дню. На доске эпиграф: Дружба главное чудо всегда Сто открытий для всех нас таящее И любая беда не беда Если рядом друзья настоящие Дорогие ребята...
61711. Религия. Искусство 24.33 KB
  Цель урока сформировать у учащихся комплекс знаний о понятии религия и искусство. Искусство. Искусство надо понимать как минимум в трёх значениях: Искусство в широком смысле...
61712. Права и обязанности 37.91 KB
  Где бы ты не жил в какие бы общественные группы не включался какие бы роли не исполнял ты – человек личность Значит у тебя есть права личные права человека Они принадлежат каждому от рождения и их нельзя отнимать.