Лабораторная работа №1 "Физика". Вариант № 8
Состав работы
|
|
|
|
Необходимые программы
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 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. 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. 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
Определение рабочей зоны манипулятора. 15-й вариант
bublegum
: 17 июня 2020
Определение рабочей зоны манипулятора 15 вариант
Задана кинематическая схема пространственного механизма манипулятора, имеющего две вращательные и одну поступательную кинематические пары (см. скрин)Определить рабочую область манипулятора, если известны пределы изменения обобщенных координат.
исходные данные для варианта 15 точки М.
альфа1=0
l1=30
l2=0
l3=20
S2=70
фи2=30
фи2=-10
фи1=60
х=30
y=-10
z=40
В архиве присутствует 3D модель и чертеж с изображением фронтальной и горизонтальной проекций
220 руб.
Гидравлика и теплотехника ТОГУ ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ Задача 1.2 Вариант 3
Z24
: 22 ноября 2025
Прямоугольный поворотный щит (рис.1.2) шириной В = 4 м и высотой Н закрывает выпускное отверстие плотины. Справа от щита уровень воды Н1, слева Н2, плотность воды ρ = 1000 кг/м³.
1 Определить начальную силу Т натяжения троса, необходимую для открытия щита, если пренебречь трением в цапфах.
2 С какой силой Р щит прижимается к порогу А в закрытом положении, если принять, что по боковым сторонам щита опоры отсутствуют?
3 Построить результирующую эпюру гидростатического давления на щит, пр
220 руб.
Гражданское общество и политический процесс (на примере экологического движения)
alfFRED
: 17 марта 2013
Демократия участия
“Демократия участия” — это ответ на совокупность новейших вызовов традиционной мажоритарной демократии, ее альтернатива, существующая наряду с ней (1).
Как известно, современная теория политики сформировалась под влиянием идеи представительства, основанной на мажоритарной демократии (2), идущей, в частности, еще от Монтескье. В недрах индустриального общества, из демократии вырастает олигархия и даже нечто еще более далекое от “власти народа...”: демократия превращается в свою
5 руб.
Сопоставление литературного произведения с картинами художников и музыкальными фрагментами
alfFRED
: 2 сентября 2013
На примере различных портретов, показать детям различное видение художников одного человека. Изучить разницу в деталях одежды на портретах, написанных в одно время.
До наших дней дошло несколько портретов А.С. Пушкина. Первые в этом хронологическом ряду – выполненные осенью 1826 года миниатюра гуашью на пластине слоновой кости и рисунок итальянским карандашом обрусевшего француза Ж. Вивьена. Пушкин заказал ему два экземпляра, один он подарил П.А. Осиповой, второй – поэту Е.А. Баратынскому. Это