Лабораторная работа №1 "Физика". Вариант № 8
Состав работы
|
|
|
|
Работа представляет собой rar архив с файлами (распаковать онлайн), которые открываются в программах:
- Microsoft Word
Описание
Изучение температурной зависимости электропроводности полупроводниковй волны методом дифракции Фраунгофера.
Вариант №8
"Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физика (часть 2)
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка:Зачет
Дата оценки: 26.02.2021
Рецензия:Уважаемый ------, Ваша лабораторная работа # 3 проверена. Экспериментальный результат правильный. В ответах на контрольные вопросы ошибка не найдены.
Работа ЗАЧТЕНА."
Вариант №8
"Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физика (часть 2)
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка:Зачет
Дата оценки: 26.02.2021
Рецензия:Уважаемый ------, Ваша лабораторная работа # 3 проверена. Экспериментальный результат правильный. В ответах на контрольные вопросы ошибка не найдены.
Работа ЗАЧТЕНА."
Дополнительная информация
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 n0e(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 ln0 . 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
1. Установить силу тока через образец в соответствии с вариантом. Записать силу тока в отчет по лабораторной работе.
2. Изменяйте температуру образца от 25С до 80С через 5С, каждый раз записывая напряжение на образце. Полученные данные занесите в таблицу в отчете по лабораторной работе.
3. Вычислить по формуле (10) электропроводности образца при всех температурах. Прологарифмировать полученные значения электропроводности.
4. Вычислите абсолютные температуры образца Т= t+273, К. Все данные занесите в таблицу измерений.
5. Построить график зависимости ln от 1/ Т.
6. На графике выбрать две точки в диапазоне температур от 40С до 80С. Определить для этих точек по графику величины ln и 1/ T и вычислить по формуле (8) ширину запрещенной зоны полупроводника.
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 n0e(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 ln0 . 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
1. Установить силу тока через образец в соответствии с вариантом. Записать силу тока в отчет по лабораторной работе.
2. Изменяйте температуру образца от 25С до 80С через 5С, каждый раз записывая напряжение на образце. Полученные данные занесите в таблицу в отчете по лабораторной работе.
3. Вычислить по формуле (10) электропроводности образца при всех температурах. Прологарифмировать полученные значения электропроводности.
4. Вычислите абсолютные температуры образца Т= t+273, К. Все данные занесите в таблицу измерений.
5. Построить график зависимости ln от 1/ Т.
6. На графике выбрать две точки в диапазоне температур от 40С до 80С. Определить для этих точек по графику величины ln и 1/ T и вычислить по формуле (8) ширину запрещенной зоны полупроводника.
Похожие материалы
Лабораторная работа №1. Физика. Вариант №1.
volodaiy
: 31 мая 2017
Лабораторная работа № 1
«Изучение характеристик электростатического поля»
Цель работы:
1. Изобразить графически сечение эквипотенциальных поверхностей электростатического поля, созданного заданной конфигурацией электрических зарядов
2. Используя изображение эквипотенциальных поверхностей, построить силовые линии электростатического поля заданной конфигурации зарядов
3. При помощи полученной картины силовых и эквипотенциальных линий проверить спра-ведливость формулы связи напряжённости электри
200 руб.
Лабораторная работа №1. Физика. Вариант №1
sxesxe
: 16 октября 2016
Лабораторная работа № 1.
«Изучение характеристик электростатического поля».
100 руб.
Лабораторная работа № 1 Физика. Вариант №23
lisii
: 12 марта 2019
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
4. Экспериментальные результат
1.Выберем линзу «Л2», задав фокусное расстояние L=30 см.
2. Получим интерференционную картину на экране.
3. Проведем измерения для максимума первого и второго порядка при установленном красном, а затем фиолетовом светофильтр
20 руб.
Лабораторная работа № 1. Физика. Вариант №5.
gnv1979
: 23 апреля 2016
1. Изобразить графически сечение эквипотенциальных поверхностей электростатического поля, созданного заданной конфигурацией электрических зарядов
2. Используя изображение эквипотенциальных поверхностей, построить силовые линии электростатического поля заданной конфигурации зарядов.
3. При помощи полученной картины силовых и эквипотенциальных линий проверить справедливость формулы связи напряжённости электрического поля с его потенциалом.
Вариант Координаты первой точки Координаты второй точки Ко
40 руб.
Лабораторная работа № 1. Физика. Вариант №5.
ElenaA
: 14 января 2016
Изучение характеристик электростатического поля.
Цель работы:
1. Изобразить графически сечение эквипотенциальных поверхностей электростатического поля, созданного заданной конфигурацией электрических зарядов
2. Используя изображение эквипотенциальных поверхностей, построить силовые линии электростатического поля заданной конфигурации зарядов
3. При помощи полученной картины силовых и эквипотенциальных линий проверить справедливость формулы связи напряжённости электрического поля с его потенци
150 руб.
Лабораторная работа №1. Физика. Вариант №01
DarkInq
: 10 февраля 2014
Изучение характеристик электростатического поля
1. Цель работы
Исследовать электростатическое поле, графически изобразить сечение эквипотенциальных поверхностей и силовые линии для некоторых конфигураций поля.
20 руб.
Лабораторная работа №1 по дисциплине: Физика. Вариант №8
faraon666
: 9 февраля 2014
Изучение характеристик электростатического поля.
1. Цель работы
Исследовать электростатическое поле, графически изобразить сечение эквипотенциальных поверхностей и силовые линии для некоторых конфигураций поля.
50 руб.
Лабораторная работа №1. Физика. 1-й семестр
NataFka
: 27 октября 2013
Изучение характеристик электростатического поля
Цель работы:
Исследовать электростатическое поле, графически изобразить сечение эквипотенциальных поверхностей и силовые линии для некоторых конфигураций поля.
Работа зачтена
100 руб.
Другие работы
Культиватор КПС-4 (чертеж общего вида)
AgroDiplom
: 31 мая 2022
Культиватор КПС-4 – это прицепной сельскохозяйственный агрегат, выполняющий работу по сплошному поверхностному возделыванию почв различного типа и состава; по подготовке грунта под посев зерновых и прочих культурных растений. Это одна из наиболее распространённых моделей почвообрабатывающих орудий данного вида. «КПС-4» (расшифровка: Культиватор Паровой Скоростной, с шириной захвата 4 метра) предназначен для работы в качестве прицепного агрегата к тракторам 1,4 тягового класса: «МТЗ-80/82 Беларус
490 руб.
Автоматизированной информационная библиотечная система
alfFRED
: 3 октября 2013
В процессе дипломной разработки была создана автоматизированной информационная библиотечная система Астраханского колледжа вычислительной техники. Был разработан программный комплекс средств обработки литературы, начиная от комплектования (заказа) и кончая списанием, и работы с читателями. Разработка осуществлялась на основании существующей в настоящее время технологии ведения библиотечных процессов. В выпускной квалификационной работе рассмотрены вопросы внедрения системы в работу библиотеки, п
10 руб.
Графическая работа 2. Вариант 16 - Контур детали
Чертежи по сборнику Миронова 1984
: 27 марта 2023
Возможные программы для открытия данных файлов:
WinRAR (для распаковки архива *.zip или *.rar)
КОМПАС 3D не ниже 16 версии для открытия файлов *.cdw, *.m3d
Любая программа для ПДФ файлов.
Миронов Б.Г. Сборник заданий по инженерной графике с примерами выполнения чертежей на компьютере.
Графическая работа 2. Вариант 16 - Контур детали
Вычертить контуры деталей, применяя правила построения сопряжений и деления окружностей на равные части.
В состав выполненной работы входят 2 файла:
1. Чертеж фо
80 руб.
Задачи по физике. Контрольная работа №4. Вариант 08
anderwerty
: 21 февраля 2016
Задание No708
На вертикальную висящую картину площадью 4800 см2 падает свет под углом 25° к нормали от источника света силой 100 кд с расстояния 1 м. Какой световой поток падает на картину, если на противоположной стене находится большое плоское зеркало на расстоянии.
Задание No718
Определить поглощательную способность aT серого тела, для которого температура, измеренная радиационным пирометром, Трад = 1,4 кК, тогда как истинная температура Т тела равна 3,2 кК.
Задание No728
На металл падает
70 руб.