Специальные главы физики. Лабораторная работа 6.8. Вариант № 4

Цена:
100 руб.

Состав работы

material.view.file_icon
material.view.file_icon Лабораторная работа.doc
Работа представляет собой rar архив с файлами (распаковать онлайн), которые открываются в программах:
  • Microsoft Word

Описание

Специальные главы физики. Вариант № 4

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.

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

Установить силу тока через образец в соответствии с вариантом. Записать силу тока в отчет по лабораторной работе.
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.
Вычислить по формуле (10) электропроводности образца при всех температурах. Прологарифмировать полученные значения электропроводности.
Вычислите абсолютные температуры образца Т= t+273, К. Все данные занесите в таблицу измерений.
Построить график зависимости lns от 1/ Т.
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

Вывести формулу для собственной электропроводности полупроводника.
Почему для проверки температурной зависимости электропроводности полупроводников строится график зависимости lns от 1 / T .?
Вывести формулу для вычисления ширины запрещенной зоны полупроводника.
6. Литература

Савельев И.В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1979,- т.3,§ 57,58,59.
Айзенцон А.Е. Курс физики.- М.: Высшая школа, 1996.- Гл.19 § 19.3

Дополнительная информация

Уважаемый слушатель, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Специальные главы физики 
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка: Зачет
Дата оценки: 02.06.2019
Рецензия: Уважаемый ................................,

Моргачев Юрий Вячеславович
Специальные главы физики. Контрольная работа. Вариант №4
Специальные главы физики. Контрольная работа. Вариант No4 Рекомендации к выполнению контрольной работы При выполнении и оформлении контрольной работы необходимо соблюдать следующие правила. Для набора текста следует пользоваться стандартными средствами пакетов Microsoft Word Условие задач следует записывать полностью. Затем необходимо сделать краткую запись условия, все единицы величин, приводимых в условии, перевести в систему СИ. Выполнить схему, чертеж или рисунок, иллюстрирующий решени
User SibGUTI2 : 7 июня 2019
60 руб.
Контрольная по дисциплине: Специальные главы физики. Вариант 1
Вариант No1 1. В опыте Юнга вначале рассматривается излучение с длиной волны Л1 = 0,7 мкм, а затем с Л2. Определите значение длины волны Л2, если шестая светлая полоса в первом случае совпадает с девятой темной полосой во втором случае. Рисунком поясните схему опыта Юнга, укажите на рисунке распределение интенсивности света на экране. Опыт проводится в вакууме 2. Монохроматический свет падает нормально на щель шириной 10 мкм. За щелью находится тонкая линза с оптической силой 4Дптр. В фокально
User xtrail : 18 июля 2025
800 руб.
promo
Специальные главы физики Лабораторная работа 2024 (БЕЗ ВАРИАНТА)
Исследовать явление дифракции электромагнитных волн. С помощью дифракционной решетки проходящего света измерить длины электромагнитных волн видимого диапазона. Без варианта.
User ilya22ru : 26 сентября 2024
300 руб.
Лабораторная работа. Специальные главы физики. Вариант 10
1. Цель работы: Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны. 2. Теоретическое введение В нашей задаче исследуется собственная электропроводность полупроводника. Поэтому положительными носителями заряда являются дырки, а отрицательными – электроны. Следовательно, и,
User nasiknice : 2 декабря 2020
400 руб.
Зачетная работа. Специальные главы физики. Билет 5
1. Внешний фотоэффект. Основные законы внешнего фотоэффекта. Вольтамперная характеристика внешнего фотоэффекта. 2. В результате нагревания абсолютно чёрного тела длина волны, соответствующая максимуму спектральной плотности энергетической светимости, изменилась от 2,7 мкм до 0,9 мкм. Во сколько раз изменилась энергетическая светимость и максимальная плотность энергетической светимости этого тела
User nasiknice : 2 декабря 2020
450 руб.
Зачетная работа. Специальные главы физики. Билет 5
ЗАЧЕТНАЯ РАБОТА Специальные главы физики. Билет №12
1. Уравнение Шрёдингера. Частица в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме. 2. Вычислите длину волны фотона, импульс которого равен импульсу электрона, прошедшего ускоряющую разность потенциалов 9,8 В.
User Stiv : 28 марта 2019
150 руб.
Лабораторная №1 по дисциплине: Специальные главы физики. Вариант общий
"Определение длины электромагнитной волны методом дифракции Фраунгофера" 1. Цель работы Исследовать явление дифракции электромагнитных волн. С помощью дифракционной решетки проходящего света измерить длины электромагнитных волн видимого диапазона. 2. Основные теоретические сведения 3. Описание лабораторной установки 4. Задание 1. Выбрать линзу “Л2”, задав фокусное расстояние L от 25 до 35 см. Фокусное расстояние L=0,25 м 2. Получить интерференционную картину на экране. 3. Установить красны
User xtrail : 18 июля 2025
300 руб.
promo
Контрольная работа по дисциплине: Специальные главы физики. Вариант 1
Задача № 1 В опыте Юнга вначале рассматривается излучение с длиной волны Л1 = 0,7 мкм, а затем с Л2. Определите значение длины волны Л2, если шестая светлая полоса в первом случае совпадает с девятой темной полосой во втором случае. Рисунком поясните схему опыта Юнга, укажите на рисунке распределение интенсивности света на экране. Опыт проводится в вакууме. Задача № 2 Монохроматический свет падает нормально на щель шириной 10 мкм. За щелью находится тонкая линза с оптической силой 4Дптр. В фока
User Сергей449 : 8 июня 2025
500 руб.
ММА/ИДО Иностранный язык в профессиональной сфере (ЛТМ) Тест 20 из 20 баллов 2024 год
ММА/ИДО Иностранный язык в профессиональной сфере (ЛТМ) Тест 20 из 20 баллов 2024 год Московская международная академия Институт дистанционного образования Тест оценка ОТЛИЧНО 2024 год Ответы на 20 вопросов Результат – 100 баллов С вопросами вы можете ознакомиться до покупки ВОПРОСЫ: 1. We have … to an agreement 2. Our senses are … a great role in non-verbal communication 3. Saving time at business communication leads to … results in work 4. Conducting negotiations with foreigners we shoul
User mosintacd : 28 июня 2024
150 руб.
promo
Задание №2. Методы управления образовательными учреждениями
Практическое задание 2 Задание 1. Опишите по одному примеру использования каждого из методов управления в Вашей профессиональной деятельности. Задание 2. Приняв на работу нового сотрудника, Вы надеялись на более эффективную работу, но в результате разочарованы, так как он не соответствует одному из важнейших качеств менеджера - самодисциплине. Он не обязателен, не собран, не умеет отказывать и т.д.. Но, тем не менее, он отличный профессионал в своей деятельности. Какими методами управления Вы во
User studypro : 13 октября 2016
200 руб.
Особенности бюджетного финансирования
Содержание: Введение Теоретические основы бюджетного финансирования Понятие и сущность бюджетного финансирования Характеристика основных форм бюджетного финансирования Анализ бюджетного финансирования образования Понятие и источники бюджетного финансирования образования Проблемы бюджетного финансирования образования Основные направления совершенствования бюджетного финансирования образования Заключение Список использованный литературы Цель курсовой работы – исследовать особенности бюджетного фин
User Aronitue9 : 24 августа 2012
20 руб.
Программирование (часть 1-я). Зачёт. Билет №2
ЗАЧЕТ по дисциплине “Программирование (часть 1)” Билет 2 Определить значение переменной y после работы следующего фрагмента программы: a = 3; b = 2 * a – 10; x = 0; y = 2 * b + a; if ( b > y ) or ( 2 * b < y + a ) ) then begin x = b – y; y = x + 4 end; if ( a + b < 0 ) and ( y + x > 2 ) ) then begin x = x + y; y = x – 2 end;
User sibsutisru : 3 сентября 2021
200 руб.
Программирование (часть 1-я). Зачёт. Билет №2
up Наверх