Лабораторная работа №3 по курсу Физика (часть 2) «Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников» Вариант 10
Состав работы
|
|
|
|
Необходимые программы
Работа представляет собой rar архив с файлами (распаковать онлайн), которые открываются в программах:
- Microsoft Word
Описание
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:
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
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:
Здесь Eg - ширина запрещенной зоны, k- постоянная Больцмана, T- температура образца, n0- концентрация носителей при высоких температурах.
Обозначим n0 e(µn+µp)= и условно назовем это электропроводностью образца при бесконечно большой температуре. В результате получим выражение для электропроводности образца.
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:
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
Решив эту систему относительно Eg получим:
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
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
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.
1. Цель работы
Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны
2. Теоретическое введение
Электропроводность материалов определяется выражением:
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
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:
Здесь Eg - ширина запрещенной зоны, k- постоянная Больцмана, T- температура образца, n0- концентрация носителей при высоких температурах.
Обозначим n0 e(µn+µp)= и условно назовем это электропроводностью образца при бесконечно большой температуре. В результате получим выражение для электропроводности образца.
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:
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
Решив эту систему относительно Eg получим:
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
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
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.
Дополнительная информация
Уважаемый студент, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физика (часть 2)
Вид работы: Лабораторная работа 3
Оценка:Зачет
Дата оценки: 02.03.2017
Рецензия:Уважаемый Ваша лабораторная работа 3 проверена. Экспериментальный результат правильный. В ответах на контрольные вопросы ошибка не найдены.
Работа зачтена.
Стрельцов Александр Иванович
Оценена Ваша работа по предмету: Физика (часть 2)
Вид работы: Лабораторная работа 3
Оценка:Зачет
Дата оценки: 02.03.2017
Рецензия:Уважаемый Ваша лабораторная работа 3 проверена. Экспериментальный результат правильный. В ответах на контрольные вопросы ошибка не найдены.
Работа зачтена.
Стрельцов Александр Иванович
Похожие материалы
«Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников»
Илья272
: 21 мая 2021
1. Цель работы
Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны.........................................
350 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
chita261
: 8 января 2015
Лабораторная работа 6.8
«Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников»
1. Цель работы
Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны
100 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Murlishka
: 6 сентября 2011
Цель работы: изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны
Теоретические сведения и ход работы:
В нашей работе 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)
40 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
AndrewZ54
: 23 марта 2011
Лабораторная работа 6.8. Вариант №10
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
1. Цель работы:
Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны
Вывод:
С ростом температуры электропроводность полупроводников увеличивается по экспоненциальному закону.
43 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
qawsedrftgyhujik
: 15 декабря 2010
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:
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
70 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
DenKnyaz
: 14 декабря 2010
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
Цель работы
Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны
ВЫВОД
В ходе лабораторной работы изучил зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определил ширину запрещенной зоны ( )
Контрольные вопросы
1. Вывести формулу для собственной электропроводности полупроводника.
2. Почему для проверки температурной зависимости электропр
50 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
vereney
: 25 ноября 2010
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
1. Цель работы
Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны
Вывод: В этой работе изучили зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определили ширину запрещенной зоны для полупроводника. Выяснили, что результаты соответствуют справочным данным и построенный график является прямой, что и требовалось доказать.
30 руб.
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводников
gerold66
: 22 октября 2009
Лабораторная работа 6.8 2сем вариант 7.
1. Цель работы
Изучить зависимость электропроводности полупроводникового образца от температуры. Определить ширину запрещенной зоны.
Контрольные вопросы
1.Вывести формулу для собственной электропроводности полупроводника.
2.Почему для проверки температурной зависимости электропроводности полупроводников строится график зависимости от 1 / T .?
3.Вывести формулу для вычисления ширины запрещенной зоны полупроводника.
49 руб.
Другие работы
Цифровая обработка сигналов. Билет №13
Помощь студентам СибГУТИ ДО
: 15 февраля 2020
Исходные данные итогового задания зависят от:
- номера группы, в которой обучается студент (двузначное число),
- две последние цифры пароля студента (двузначное число).
1. Дана передаточная функция фильтра
Рассчитать АЧХ цепи, ослабление цепи, построить их графики.
Определить тип фильтра по полосе пропускания, ширину полосы пропускания, показать на графике полосу пропускания, если дБ, кГц.
Построить схему фильтра.
2. Дана частотная характеристика фильтра.
,кГц
,кГц
,кГц
118 288 6
350 руб.
Контрольная работа по логике
Aronitue9
: 9 сентября 2012
Одесса: ОНПУ, Кафедра философии и методологии науки, 2007. - 6с.
Выполнить задания:
Дайте логическую характеристику следующим понятиям: летчик, завод-гигант, война.
Произведите ограничение понятий: офицер, дом, крутой подъем.
Обратите следующие суждения: Не все суждения – простые. Все студенты являются учащимися. Некоторые звезды не очень яркие.
Суждение вида А В истинно и А - истинно. Можно ли установить логическое значение В?
Восстановите силлогизм и укажите его форму и вид:
«Огонь, будучи л
20 руб.
Курсовой проект по интернет-технологиям
sold1982
: 25 апреля 2018
Задание
Используя описанные команды создайте стиль следующего вида:
Для команды <BODY> задайте
пустое поле сверху и снизу во всем документе
пустое поле слева - 5em; пустое поле справа - 2em
цвет фона - светло-серый, цвет текста - черный.
Установите в данном тексте цвет непосещенноых гиперссылок - коричневый, посещенных - зеленый, стиль шрифта - Arial.
Абзацы: на белом фоне. У первого абзаца - вертикальная одинарная красная черта слева; у второго абзаца - вертикальная двойная си
100 руб.
Инженерно-психологическая, эргономическая оценка пользовательского интерфейса программного продукта
Aronitue9
: 26 августа 2012
Введение.
Критерии оценки пользовательского интерфейса.
Инженерно – психологическая, эргономическая оценка пользовательского интерфейса программного продукта.
Оценка степени соответствия рабочего места оператора требованиям СанПин 2.2.2/2.4.1340-.
Описание программного продукта.
Эргономическая оценка интерфейса программного продукта.
Экономическая оценка программного продукта.
Выводы.
Используемые источники.
20 руб.