Физика. Спец. главы. Лабораторная работа №6.8. Вариант №3
Состав работы
|
|
|
|
Работа представляет собой rar архив с файлами (распаковать онлайн), которые открываются в программах:
- Microsoft Word
Описание
Лабораторная работа 6.8
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:
(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.
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:
(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.
Дополнительная информация
Уважаемый студент, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физика (спец. главы)
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка:Зачет
Дата оценки: 05.12.2017
Рецензия:Уважаемый , Ваша лабораторная работа проверена. Экспериментальный результат правильный. В ответах на контрольные вопросы ошибка не найдены
Оценена Ваша работа по предмету: Физика (спец. главы)
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка:Зачет
Дата оценки: 05.12.2017
Рецензия:Уважаемый , Ваша лабораторная работа проверена. Экспериментальный результат правильный. В ответах на контрольные вопросы ошибка не найдены
Похожие материалы
Физика Спец. главы. Вариант №3
Студенткааа
: 15 января 2019
703 Светильник в виде цилиндра из молочного стекла имеет размеры: длину 25 см, диаметр 24 мм. На расстоянии 2 м при нормальном падении лучей возникает освещенность 15 лк. Определить силу света; яркость и светимость его, считая, что указанный излучатель косинусный.
713 Температура абсолютно черного тела Т = 2 кК. Определить длину волны λm, на которую приходится максимум испускательной способности и спектральную плотность энергетической светимости (rλ,)max для этой длины волны.
723 Фотон с энергие
150 руб.
Физика (спец. главы). Вид.Зачет.
Yekaterina
: 3 февраля 2018
Билет № 8
1.Энергетический спектр электрона в атоме водорода. Спектр излучения и поглощения атома водорода.
2.Вычислите, при какой ширине прямоугольной потенциальной ямы с бесконечно высокими стенками дискретность энергетического спектра электрона сравнима с его средней кинетической энергией при известной температуре T.
50 руб.
Физика. Спец. главы. Билет №5
Студенткааа
: 15 января 2019
Билет № 5
1. Гипотеза Эйнштейна. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта.
А. Эйнштейн в 1905 г. показал, что явление фотоэффекта и его закономерности могут быть объяснены на основе предложенной им квантовой теории фотоэффекта.
2. Для вольфрамовой нити при истинной температуре 3500 K поглощательная способность равна 0,35. Вычислите радиационную температуру нити.
Радиационная температура — это такая температура черного тела, при которой его энергетическая светимость Re равна энергетической с
100 руб.
Физика (Спец главы) Контрольная работа
kas5360
: 26 ноября 2015
710. На расстоянии 70 см от фотоэлемента помещена лампа силой света 240 Кд. Определить полный световой поток лампы и силу тока, которую покажет гальванометр, присоединенный к фотоэлементу, если рабочая поверхность его равна 10 см2, а чувствительность 280 мкА/лм?
200 руб.
Физика спец. глава контрольная 1 вариант
Антон28
: 8 августа 2025
Физика спец. глава контрольная 1 вариант
300 руб.
500 руб.
Зачет по Физике (спец. главы). Билет №4.
pavel121
: 1 октября 2018
1. Гипотеза Планка. Корпускулярно-волновой дуализм света.
2. Вычислите, как изменится длина волны де Бройля электрона в атоме водорода при его переходе с четвёртой боровской орбиты на вторую.
50 руб.
Лабораторная работа №6.8.Физика (спец. главы)
lasca1403
: 10 марта 2018
Цель работы:
Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны.
120 руб.
Другие работы
Зачетная работа по химии
aleksei84
: 4 ноября 2014
Химическая кинетика и равновесие. Скорость химических реакций. Приведите примеры.
Задание №1 Химическая кинетика и равновесие
Химическая кинетика – раздел химии, изучающий скорость и механизм химических реакций. Скоростью химической реакции называют изменение количества вещества в единицу времени в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз (для гетерогенных реакций). Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, присут
29 руб.
Деньги сущность, функции, эволюция, анализ законов денежного обращения
evelin
: 21 ноября 2013
Введение………………………………………………………………….……..........3
Сущность и функции денег………………………………………….…...…..…..5
Эволюция денег……………………………………………………….…………12
Законы денежного обращения…………………………………..………………17
Заключение…………………………………………………………………………..24
Список используемой литературы………………………………………………….26
Введение.
Деньги - это, пожалуй, одно из наиболее великих изобретений человеческой мысли. Вся структура современной экономики предопределена существованием денег. Деньги «родила» торговля, а поскольку то
10 руб.
Экзамен по дисциплине: математика
ord1k
: 1 октября 2014
Экзамен
По дисциплине математика
Билет № 3
1. Степенной ряд. Теорема Абеля
2. Распределение Пуассона, его характеристики.
3. Найти частное решение дифференциального уравнения при данном начальном условии
.
4. Вероятность искажения сигнала при приёме составляет 0,22. Найти вероятность того, что среди принятых 1000 сигналов будет искажено менее 200 сигналов.
50 руб.
Контрольная работа по дисциплине «Основы физической оптики». Вариант №7
masnev
: 28 мая 2019
Геометрические параметры оптического волокна
Задача №1
Имеется оптическое волокно со следующими параметрами nс - абсолютный показатель преломления сердцевины волокна, nо - абсолютный показатель преломления оболочки волокна. Определить предельный (критический) угол ( ) падения луча на границу раздела сердцевина - оболочка, числовую апертуру оптического волокна (NA), апертурный угол ( ). Значения nс, nо приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Исходные данные задачи №1
Nварианта 7
nс 1.476
nо 1.456
и
200 руб.