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

15 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

21420. ЗАЛОГ 31.31 KB
  АО отвечает всем своим имуществом по обязательству Обеспечительное свойство проявляется: Обеспечивает сохранность имущества за счет которого кредитор может удовлетворить свои требования В случае утраты имущества сумма удовлетворяется из страхового возмещения При продаже право залога сохраняется Залоговое право обладает правом следования т. это обязательственное право но как только передаст имущество в залог возникает право залога т. это вещное право Требования кредитора залогодержателя имеет преимущество перед другими...
21421. ИПОТЕКА 22.12 KB
  Не могут быть предметами ипотеки недвижимые вещи отчуждение которых запрещено или ограничено Зимний дворец Нормы закона об ипотеке также применяются к таким объектам которые не рассматриваются как недвижимые права арендатора недвижимого имущества доля в праве общей собственности на недвижимое имущество права требования...
21422. УДЕРЖАНИЕ 28.75 KB
  Кредитор, у которого находится вещь, подлежащая передачи должнику либо лицу, указанному должником, вправе в случае неисполнения обязательства по оплате этой вещи или возмещению издержек по ее истребованию и других убытков удерживать эту вещь до тех пор, пока соответствующее обязательство не будет исполнено
21423. Разработка проекта мероприятий по повышению уровня квалификации, образования и укомплектованности кадрами на ОАО«Вологодская энергетика» 174.5 KB
  К трудовым ресурсам относится та часть населения, которая обладает необходимыми физическими данными, знаниями и навыками труда в соответствующей отрасли. Достаточная обеспеченность предприятий нужными трудовыми ресурсами, их рациональное использование, высокий уровень производительности труда имеют большое значение...
21424. ФОРМЫ И ВИДЫ СОБСТВЕННОСТИ (ПС) 18.94 KB
  Исключение когда не допускается: если нарушение должника крайне не значительнопросрочка допущеннаяне превышает трёх месяцев размер требования залогодержателя явно несоразмерен стоимости заложенного имуществасумма неисполненного обва составляет менее 5 от оценки предмета залога Если эти обва имеют место не смотря на нарушение основного обво...
21425. ПРАВО ПУБЛИЧНОЙ СОБСТВЕННОСТИ 23.28 KB
  надлежащим образом оформлено 3 обращение взыскания на предмет залога. поэтому если обязательство обеспеченное залогом не исполнение или ненадлежащее то ограниченное вещное правоправо залога. Исключение когда не допускается: если нарушение должника крайне не значительнопросрочка допущеннаяне превышает трёх месяцев размер требования залогодержателя явно несоразмерен стоимости заложенного имуществасумма неисполненного обва составляет менее 5 от оценки предмета залога Если эти обва имеют место не смотря на нарушение основного обво...
21426. СПЕЦИАЛЬНЫЙ ПРАВОВОЙ РЕЖИМ ОБЪЕКТОВ ПРАВА СОБСВТЕННОСТИ 20.7 KB
  Границы ЗУ определяются в порядке установленном земельным законодательством и ПС при этом распространяется на находящиеся в пределах этих границ: поверхностный почвенный слой, водные объекты находящиеся в пределах этих границ, и на растения, произрастающие в пределах этих границ, то, что находится на и под ЗУ ПС не распространяется
21427. ПС на жилые помещения 18.49 KB
  ЖК РФ: использование ЖП допускается в соответствии с пределами, которые установлены в ЖЖК РФ; собственник ЖП несет бремя содержания ЖП, а также бремя содержания общего имущества в коммунальной квартире; собственник ЖП обязан поддерживать его в надлежащем состоянии и не допускать бесхозяйного обращения с ним
21428. ПРАВО ОБЩЕЙ СОБСТВЕННОСТИ 19.84 KB
  Раз, возникнув, размер долей в дальнейшем они могут меняться: по соглашению участников ОИ, если участник ОДС осуществит за свой счет с соблюдением установленных правил использованием общим имуществом неотъемлемые улучшения этого имущества, он имеет право на соответствующее увеличение своей доли в ПС на это ОНИ