Физика. Лабораторная работа № 6.8.Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников. Вариант 5

Цена:
30 руб.

Состав работы

material.view.file_icon
material.view.file_icon Лабораторная 6.8.docx

Необходимые программы

Работа представляет собой rar архив с файлами (распаковать онлайн), которые открываются в программах:
  • Microsoft Word

Описание

1. Цель работы
Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны
2. Теоретическое введение
Электропроводность материалов определяется выражением:
(1)
где q+ и q- - соответственно величина заряда положительных и отрицательных носителей электрического заряда, n+ и n- - концентрация соответственно положительных и отрицательных носителей заряда, µ+ и µ- - подвижности положительных и отрицательных носителей заряда.
В нашей задаче исследуется собственная электропроводность полупроводника. Поэтому положительными носителями заряда являются дырки, а отрицательными- электроны. Следовательно,
|q+| = |q-| = e
и, поскольку полупроводник собственный, то n+ = n- = n
Тогда (2)
Здесь µn и µp- подвижность электронов проводимости и дырок, соответственно.
Строго говоря, от температуры зависят и концентрация, и подвижности носителей заряда. Однако, во многих случаях в узком диапазоне температур зависимостью подвижностей от температуры можно пренебречь и считать подвижности постоянными, не зависящими от температуры. В данной работе рассматривается именно этот случай.
Зависимость концентрации собственных носителей от температуры описывается экспонентой:
(3)
Здесь Eg - ширина запрещенной зоны, k- постоянная Больцмана, T- температура образца, n0- концентрация носителей при высоких температурах.
Отсюда (4)
Обозначим n0 e(µn+µp)= и условно назовем это электропроводностью образца при бесконечно большой температуре. В результате получим выражение для электропроводности образца:
(5)
Таким образом, зависимость электропроводности собственного полупроводника от температуры является экспоненциальной. Уравнение (5) поддается экспериментальной проверке и позволяет определить ширину запрещенной зоны полупроводника Eg . Именно это и является целью данной лабораторной работы.
Прологарифмируем формулу (5). Получим:
(6)
Отсюда следует, что график зависимости от представляет собой прямую линию, что легко проверить практически. Для вычисления ширины запрещенной зоны Eg поступим следующим образом. Построим прямую (6). В уравнении (6) имеем два неизвестных: ширину запрещенной зоны Eg и логарифм электропроводности при бесконечно большой температуре lns 0. Возьмем на прямой (6) две произвольные точки. Уравнение (6) для этих точек запишется как
(7)
Решив эту систему относительно Eg получим:
(8)
Формула (8) является рабочей для вычисления ширины запрещенной зоны полупроводника.
В данной работе полупроводниковый образец выполнен в виде параллелепипеда, имеющего длину l, ширину a и высоту b. Для вычисления электропроводности образца воспользуемся законом Ома. Электрическое сопротивление образца по закону Ома равно
(9)
где U- электрическое напряжение на образце, I- сила тока через образец. Приняв во внимание геометрию образца и связь электропроводности и удельного сопротивления найдем выражение для электропроводности полупроводникового образца
(10)
где S=ab- площадь поперечного сечения образца.
3. Описание лабораторной установки
Схема лабораторной установки приведена на рис.1.

Сила тока источника (1) не зависит от сопротивления нагрузки. Нагрузкой источника является образец (2). Сила тока, протекающего через образец, регистрируется миллиамперметром (3), а напряжение на образце измеряется при помощи вольтметра (4). Образец наклеен на электроизолирующую теплопроводную пластину и помещен в печь (5) с маслом. Туда же помещен термометр (6) для измерения температуры образца.

4. Задание
Выполняется по вариантам.
Вариант Сила тока, мА
1 3
2 3,8
3 4,6
4 5,4
5 6,2
6 7
7 7,8
8 8,6
9 9,4
10 10
1. Установить силу тока через образец в соответствии с вариантом. Записать силу тока в отчет по лабораторной работе.
2. Изменяйте температуру образца от 250С до 800С через 50С, каждый раз записывая напряжение на образце. Полученные данные занесите в таблицу в отчете по лабораторной работе.
3. Вычислить по формуле (10) электропроводности образца при всех температурах. Прологарифмировать полученные значения электропроводности.
4. Вычислите абсолютные температуры образца Т= t+273, К. Все данные занесите в таблицу измерений.
5. Построить график зависимости lns от 1/ Т.
6. На графике выбрать две точки в диапазоне температур от 400С до 800С. Определить для этих точек по графику величины lns и 1/ T и вычислить по формуле (8) ширину запрещенной зоны полупроводника.

5. Контрольные вопросы.
1. Вывести формулу для собственной электропроводности полупроводника.
2. Почему для проверки температурной зависимости электропроводности полупроводников строится график зависимости lns от 1 / T .?
3. Вывести формулу для вычисления ширины запрещенной зоны полупроводника.

Дополнительная информация

Год выполнения и сдачи - 2016. Работа выполнена без замечаний и доработок. Оценка зачет.
Физика. Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Вариант 09 Сила тока в соответствии с вариантом равна 9.4
User Саша78 : 9 апреля 2020
100 руб.
«Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников»
1. Цель работы Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны.........................................
User Илья272 : 21 мая 2021
350 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Лабораторная работа 6.8 «Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников» 1. Цель работы Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны
User chita261 : 8 января 2015
100 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Цель работы: изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны Теоретические сведения и ход работы: В нашей работе исследуется собственная электропроводность полупроводника. Поэтому положительными носителями заряда являются дырки, а отрицательными- электроны. Следовательно, |q+| = |q-| = e и, поскольку полупроводник собственный, то n += n- = n Тогда (2)
User Murlishka : 6 сентября 2011
40 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Лабораторная работа 6.8. Вариант №10 Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников 1. Цель работы: Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны Вывод: С ростом температуры электропроводность полупроводников увеличивается по экспоненциальному закону.
User AndrewZ54 : 23 марта 2011
43 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников 1. Цель работы Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны 2. Теоретическое введение Электропроводность материалов определяется выражением: где q+ и q- - соответственно величина заряда положительных и отрицательных носителей электрического заряда, n+ и n- - концентрация соответственно положительных и отрицательных носителей заряда, μ+ и μ- - подвижности
User qawsedrftgyhujik : 15 декабря 2010
70 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников Цель работы Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны ВЫВОД В ходе лабораторной работы изучил зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определил ширину запрещенной зоны ( ) Контрольные вопросы 1. Вывести формулу для собственной электропроводности полупроводника. 2. Почему для проверки температурной зависимости электропр
User DenKnyaz : 14 декабря 2010
50 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников 1. Цель работы Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны Вывод: В этой работе изучили зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определили ширину запрещенной зоны для полупроводника. Выяснили, что результаты соответствуют справочным данным и построенный график является прямой, что и требовалось доказать.
User vereney : 25 ноября 2010
30 руб.
Задача по статистике
Задача по статистике Средние товарные запасы и оборот двадцати магазинов за отчетный период: Таблица 1 № п/п Оборот, тыс. руб. Средние товарные запасы, тыс. руб. 1 592 66 2 910 43 3 648 53 4 1 173 113 5 863 37 6 567 33 7 110 10 8 1 100 49 9 296 18 10 1 082 37 11 353 30 12 1 542 123 13 1 163 79 14 493 24 15 445 25 16 106 5 17 784 28 18 1 130 60 19 525 20 20 927 44 Для выявления зависимости между размером оборота и средними запасами произвести группировку магазинов по размеру оборота, образовав
User 5d5d : 3 июня 2015
150 руб.
Ответы к тестам по госэкзаменам "Бухгалтерский учет, анализ и аудит"
Задание № 0 Увеличение потребления товара А при увеличении его цены можно объяснить тем, что: Задание № 3 На изменение фонда оплаты труда прямое влияние оказывает Задание № 13 Относительная экономия (перерасход) отдельных видов производственных ресурсов характеризует изменение: Задание № 15 Деятельность предприятия, связанная с осуществлением краткосрочных финансовых вложений , выпуском облигаций и других ценных бумаг краткосрочного характера: Задание № 22 Маржинальный доход предприятия равен:
User Aronitue9 : 28 мая 2012
20 руб.
Термодинамика и теплопередача ИРНИТУ Задача 5 Вариант 98
1 кг водяного пара с начальным давлением р1 и степенью сухости х1 изотермически расширяется; при этом к нему подводится теплота q. Определить, пользуясь hs — диаграммой, параметры конечного состояния пара, работу расширения, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии. Решить также задачу, если расширение происходит изобарно. Изобразить процессы в pv-, Ts — и hs — диаграммах.
User Z24 : 13 июля 2026
400 руб.
Термодинамика и теплопередача ИРНИТУ Задача 5 Вариант 98
Зачетная работа по дисциплине: Физическая культура и спорт. Вариант №13
Вариант № 13 1. Производственная физическая культура, ее цели, задачи. 2. Профилактика профессиональных заболеваний и травматизма средствами физической культуры. 3. Комплекс упражнений утренней гигиенической гимнастики (8-10 упражнений).
User SibGOODy : 11 февраля 2019
250 руб.
promo
up Наверх