Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах icon

Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах




Скачати 439.58 Kb.
НазваРозділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах
Сторінка5/8
Дата15.09.2012
Розмір439.58 Kb.
ТипДокументи
1   2   3   4   5   6   7   8
^

6.1. Лабораторна робота № 30




Визначення ширини забороненої зони напівпровідників з температурної залежності їх провідності



Мета роботи

Оволодіти методикою визначення ширини забороненої зони напівпровідників з температурної залежності їх провідності


^ Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати особливості зонної структури металів, діелектриків та напівпровідників (§6.1), механізми власної і домішкової провідностей напівпровідників (§6.2, §6.3)


Прилади і обладнання

Зразок власного напівпровідника з електричними контактами, цифровий мілівольтметр, цифровий прилад для вимірювання опору, автотрансформатор, резистивний нагрівник, термопара


^ Теоретичні відомості та опис установки

Як відомо, для власних напівпровідників залежність питомої провідності від температури описується виразом (6.3) (див. §6.2). Цю залежність можна подати так:

, (1)

де  питома провідність власного напівпровідника при ;  ширина забороненої зони напівпровідника;  стала Больцмана.

Формула (1) описує пряму (рис.1), тангенс кута нахилу якої до осі абсцис дорівнює: . Тому ширину забороненої зони власного напівпровідника можна визначити із співвідношення:

, (2)

де , – значення ординати прямої у відповідних точках і її абсциси (рис.1).



В даній лабораторній роботі використовується лабораторна установка, яка схематично наведена на рис.2.



Рис . 2


Напівпровідниковий зразок 1 розміщений всередині нагрівного елемента 3. Живлення нагрівного елемента здійснюється від автотрансформатора 4, увімкненого в мережу 220 В. Напруга на нагрівнику контролюється вольтметром 7. Для вимірювання температури використовується термопара 2 хромель–копель, яка під’єднана до мілівольтметра 5. Опір досліджуваного зразка вимірюється за допомогою цифрового приладу 6 для вимірювання опору.

Досліджуваний зразок має форму паралелепіпеда довжиною L =3 мм та площею поперечного перерізу S =0,1 мм2. Питому провідність зразка розраховують за даними вимірювання його опору та відомими значеннями довжини зразка і площі його поперечного перерізу, використовуючи формулу

. (3)

Опором переходу метал-напівпровідник нехтуємо.


Послідовність виконання роботи

  1. Увімкнути цифровий мілівольтметр 5 та прилад 6 для вимірювання опору в мережу 220 ^ В.

  2. Регулятор вихідної напруги на автотрансформаторі 4 встановити в положення "І". Увімкнути автотрансформатор в мережу 220 В. Через кожні ~10 хв послідовно переміщати регулятор напруги в положення 2, 3, 4,…8.

  3. Проводити вимірювання опору досліджуваного зразка при різних значеннях температури через кожні 0,2 мВ за показами мілівольтметра. Нагрівання здійснювати до температури, яка вказана на робочому місці.

  4. Користуючись графіком градуювання термопари визначати температуру досліджуваного зразка напівпровідника.

  5. Встановити регулятор вихідної напруги на автотрансформаторі в положення “0”.

  6. Вимкнути автотрансформатор і прилади з мережі 220 В.

  7. За отриманими значеннями опору напівпровідникового зразка розрахувати величину його питомої провідності і для різних температур, використовуючи співвідношення (3).


Таблиця 1

№ п/п

ЕТ, мВ

t, 0C

T, K

1/T, K-1

R, Ом

σ, Ом-1 ·м-1

ln σ

ΔE, еВ

1

0,2






















2

0,4





















...



















15

3,0



















  1. Побудувати графік залежності . Вибрати на графіку ділянку, де найбільше проявляється пряма лінія, і для довільно вибраних значень і знайти відповідні значення та .

  2. Обчислити ширину забороненої зони досліджуваного напівпровідника за формулою (2).

  3. Проаналізувати отримані результати та зробити висновки.


Контрольні запитання

  1. Поясніть як утворюються енергетичні зони в кристалах?

  2. Як розуміти терміни “валентна зона”, “зона провідності”, “заборонена зона” з точки зору зонної теорії?

  3. Які речовини називаються провідниками, діелектриками і напівпровідниками?

  4. Який напівпровідник називається “власним”? “Домішковим”?

  5. Чим зумовлена провідність власного і домішкового напівпровідників?

  6. Чим пояснюється зміна концентрації вільних носіїв заряду у власних напівпровідниках від температури?

  7. В чому полягає суть методики визначення ширини забороненої зони напівпровідників з температурної залежності їх провідності?



1   2   3   4   5   6   7   8

Схожі:

Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconПрограма предмет Спецкурс "Вступ до фізики твердого тіла"
Модель вільних електронів. Теорія металів Друде. Основні положення. Енергія зв’язку, схема розрахунків Евальда. Статична електропровідність....
Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconМетодичні вказівки до лабораторного практикуму з фізики розділ „фізика твердого тіла частина 1 Для студентів інженерно-технічних спеціальностей
Методичні вказівки до лабораторного практикуму з фізики. Розділ „Фізика твердого тіла”. Частина Для студентів інженерно-технічних...
Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconМетодичні вказівки до лабораторного практикуму з фізики розділ „фізика твердого тіла частина 2 Для студентів інженерно-технічних спеціальностей
Методичні вказівки до лабораторного практикуму з фізики. Розділ „Фізика твердого тіла”. Частина Для студентів інженерно-технічних...
Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconТ.І. Матченко, канд техн наук В. А. Тертична моделювання пластичних зон біля вершини тріщини конструкційних матеріалів заданої структури
Визначено основні види деформування в пластичних зонах біля вершини тріщини. Розглянуто зони, для яких характерні ковзання в кристалах,...
Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconНазва модуля: Фізика. Ч код модуля: кзф 6003 с тип модуля
Зміст навчального модуля: Інтерференція, дифрація та поляризація світла, взаємодія світла з речовиною, квантова природа випромінювання,...
Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconПитання до теоретичної контрольної роботи (№3) з фізики твердого тіла та ядерної фізики

Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconCols=2 gutter=0> Тема Кінематика матеріальної точки та абсолютно твердого тіла
Розподіл молекул за швидкостями І потенціальними енергіями
Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconНазва модуля: Фізика. Ч код модуля: кзф 6001 с тип модуля
Кінематика І динаміка поступального руху твердого тіла. Кінематика І динаміка обертального руху твердого тіла. Механічні коливання...
Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconЧастина третя динаміка
Динаміка   розділ теоретичної механіки, в якому визначається механічний рух матеріальної точки, системи матеріальних точок, твердого...
Розділ VI. Елементи фізики твердого тіла енергетичні зони в кристалах. Розподіл електронів по енергетичних зонах iconТип модуля: обов’язковий. Семестр: Обсяг модуля
З математики: алгебра, геометрія, тригонометрія, диференціальне та інтегральне числення, диференціальні рівняння; з фізики: механіка;...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи