Специальные главы физики. Лабораторная работа 6.8. Вариант № 4
Состав работы
|
|
|
|
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
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
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
Похожие материалы
Специальные главы физики. Контрольная работа. Вариант №4
SibGUTI2
: 7 июня 2019
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
60 руб.
Специальные главы физики. Лабораторная работа 1.
BuffetBoy
: 18 января 2026
Лабораторная работа №1 “Определение длины электромагнитной волны методом дифракции Фраунгофера”
Цель работы: Исследовать явление дифракции электромагнитных волн. С помощью дифракционной решетки проходящего света измерить длины электромагнитных волн видимого диапазона.
100 руб.
Лабораторная работа По дисциплине: «Специальные главы физики»
усит
: 15 января 2026
Лабораторная работа
По дисциплине: «Специальные главы физики»
вариант 2
зачет
350 руб.
Контрольная работа По дисциплине: Специальные главы физики
усит
: 15 января 2026
Контрольная работа
По дисциплине: Специальные главы физики
зачет
350 руб.
Специальные главы физики Контрольная работа 7 Вариант
122121
: 13 января 2026
Специальные главы физики
Контрольная работа
7 Вариант
75 руб.
Контрольная по дисциплине: Специальные главы физики. Вариант 1
xtrail
: 18 июля 2025
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
800 руб.
Специальные главы физики Лабораторная работа 2024 (БЕЗ ВАРИАНТА)
ilya22ru
: 26 сентября 2024
Исследовать явление дифракции электромагнитных волн. С помощью дифракционной решетки проходящего света измерить длины электромагнитных волн видимого диапазона.
Без варианта.
300 руб.
Лабораторная работа. Специальные главы физики. Вариант 10
nasiknice
: 2 декабря 2020
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,
400 руб.
Другие работы
Компрессор КТ-6-Чертеж-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин-Курсовая работа-Дипломная работа
https://vk.com/aleksey.nakonechnyy27
: 24 мая 2016
Компрессор КТ-6-(Формат Компас-CDW, Autocad-DWG, Adobe-PDF, Picture-Jpeg)-Чертеж-Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин-Курсовая работа-Дипломная работа
500 руб.
Конструкторская часть. разработка приспособления для ремонта грузовых автошин
Рокки
: 29 марта 2014
Сборочный чертеж и деталировка 4А1. 3.1 Анализ существующих прототипов
Для комплексной оценки состояния резины и серьезности повреждения шины на частных станциях технического обслуживания или автобазах со штатным автосервисом используют борторасширитель – незаменимое оборудование, значительно облегчающее осмотр и ремонт колес.
3.2 Описание предлагаемой конструкции приспособления
Учитывая вышеизложенные недостатки борторасширителей, предлагается разработать собственный. На рисунке 3.4
показана
550 руб.
Общая характеристика ОАО Сбербанк России
evelin
: 24 ноября 2013
Оглавление
1 Общая характеристика ОАО «Сбербанк России» 3
2. Анализ финансовых показателей деятельности СБЕРБАНКА РФ 10
3. Изменение кредитной политики Банка в условиях финансовой нестабильности 20
3. ПОЛИТИКА Сбербанка России по управлению рисками 24
4. Политика Сбербанка по управлению кредитными рисками 30
5. Управление процентными рисками в ОАО «Сбербанк РФ» 38
Библиографический список 49
Приложения 50
1 Общая характеристика ОАО «Сбербанк России»
Сбербанк России является крупнейшим банком
15 руб.
Оптимальный режим работы скважины при эксплуатации струйными насосами, УШГН, Электроцентробежными насосами Хохряковского месторождения-Бурение нефтяных и газовых скважин
as.nakonechnyy.92@mail.ru
: 25 февраля 2021
Дипломная работа-Оптимальный режим работы скважины при эксплуатации струйными насосами, УШГН, Электроцентробежными насосами Хохряковского месторождения-Бурение нефтяных и газовых скважин
На хохряковском месторождении используется механизированный способ эксплуатации струйными насосами, УШГН, Электроцентробежными насосами в большем количестве эксплуатируется ЭЦН.
За период 2003-2004гг динамические уровня понизились среднее 1835м из-за неравномерной системы заводнения, и интенсивного отбора жидкос
948 руб.