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

Необходимые программы

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.
Специальные главы физики. Лабораторная работа 1.
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.
User BuffetBoy : 18 января 2026
100 руб.
Лабораторная работа По дисциплине: «Специальные главы физики»
Лабораторная работа По дисциплине: «Специальные главы физики» вариант 2 зачет
User усит : 15 января 2026
350 руб.
350 руб.
Специальные главы физики. Лабораторная работа, вариант 5
Специальные главы физики. Лабораторная работа, вариант 5. Зачет
User dollydoll : 27 августа 2026
399 руб.
Специальные главы физики. Лабораторная работа, вариант 5
Специальные главы физики. Контрольная работа, вариант 5
Специальные главы физики. Контрольная работа, вариант 5. Зачет
User dollydoll : 27 августа 2026
400 руб.
Специальные главы физики. Контрольная работа, вариант 5
Специальные главы физики. Лабораторная работа, вар.№7
Лабораторная работа за 2 семестр по дисциплине "Специальные главы физики". Оценка "Зачтено".
User Ekaterina2332 : 30 марта 2026
1000 руб.
Специальные главы физики. Контрольная работа, вар.№7
Контрольная работа за 2 семестр по дисциплине "Специальные главы физики". Оценка "Зачтено".
User Ekaterina2332 : 30 марта 2026
1000 руб.
Экзамен. Билет №4. Экономика недвижимости
1. Дать определение внешнего износа. Экономический (внешний) износ - уменьшение стоимости объекта недвижимости в результате воздействия макроэкономических, отраслевых, региональных факторов, оказывающих негативное внешнее влияние (законодательных, рыночных, экономических), а также неблагоприятного изменения внешнего окружения объекта 2. Сумма денежных средств, которая необходима для создания данного объекта недвижимости: 1. издержки 2. цена 3. стоимость 4. себестоимость 3. Принцип означает, ч
User kbcfy : 22 февраля 2014
120 руб.
Благоустройство внутри дворовой территории
В настоящее время благоустройству и озеленению городской среды уделяется особое внимание, о чем говорит принципиальный переход от решения чисто утилитарных задач к созданию гармоничной среды, имеющей определенную эстетическую ценность вне зависимости от величины и значения объекта в структуре города. Здесь трудно провести грань между архитектурным и дизайнерским проектированием. Работы по благоустройству территории включают в себя: Создание дорожек и тропинок на участке Строительство подпорны
User alfFRED : 28 августа 2013
Объектно-ориентированное программирование. Лабораторная работа № 1, 2, 3, 4, 5
Лабораторная работа №1: Тема: Принцип инкапсуляции. Описание класса. Задание: Описать класс tPoint, инкапсулирующий основные свойства и методы точки на плоскости. Создать массив из 100 точек. Нарисовать точки случайным образом случайным цветом на экране. Лабораторная работа №2: Тема: Продолжение темы лаб. работы №1. Задание: Сделать защиту полей класса (т.е. работать с полями в основной программе не напрямую, а используя соответствующие методы записи в поле и чтения из поля). Добавить методы дв
User uberdeal789 : 17 февраля 2015
65 руб.
Объектно-ориентированное программирование. Лабораторная работа № 1, 2, 3, 4, 5
Воронков О.Ю., Ревина И.В. Охрана труда в нефтехимической промышленности
Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 80 с. Конспект лекций разработан на основе требований Государственного стандарта высшего профессионального образования. Содержит теоретические основы охраны труда, сведения по обеспечению безопасности в производственных условиях, вопросы нормативного и организационного обеспечения безопасности. Предназначен для студентов нефтехимических специальностей очной и заочной форм обучения, изучающих дисциплину «Охрана труда в нефтехимической промышленности».
User GnobYTEL : 1 сентября 2012
10 руб.
up Наверх