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.
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.
Зачетная работа. Специальные главы физики. Билет 5
nasiknice
: 2 декабря 2020
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
450 руб.
ЗАЧЕТНАЯ РАБОТА Специальные главы физики. Билет №12
Stiv
: 28 марта 2019
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.
150 руб.
Лабораторная №1 по дисциплине: Специальные главы физики. Вариант общий
xtrail
: 18 июля 2025
"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
300 руб.
Контрольная работа по дисциплине: Специальные главы физики. Вариант 1
Сергей449
: 8 июня 2025
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
500 руб.
Другие работы
ММА/ИДО Иностранный язык в профессиональной сфере (ЛТМ) Тест 20 из 20 баллов 2024 год
mosintacd
: 28 июня 2024
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
150 руб.
Задание №2. Методы управления образовательными учреждениями
studypro
: 13 октября 2016
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
200 руб.
Особенности бюджетного финансирования
Aronitue9
: 24 августа 2012
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
20 руб.
Программирование (часть 1-я). Зачёт. Билет №2
sibsutisru
: 3 сентября 2021
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;
200 руб.