Методика измерений

Принципиальная схема установки для измерения температурной зависимости электропроводности показана на рис. 3.

Рис. 3.Схема измерения

Блок питания выполнен в виде генератора тока (ГТ), который обеспечивает постоянный ток при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах. V_т – ЭДС термопары. Электропроводность определяется двухзондовым методом по формуле

(25)

где I – ток через образец; U – напряжение между зондами; l – расстояние между контактами; S – площадь поперечного сечения образца перпендикулярно направлению тока.

Измерение U нужно провести при двух направлениях тока. Для этого используется переключатель полярности тока П. Это нужно для того, чтобы избежать влияния паразитной термоЭДС, вызванной случайным градиентом температур. Истинную разность потенциалов между зондами определяем по формуле

(26)

где U₁ соответствует одной полярности тока, U₂ – другой.

Задание к работе

1. Установить рабочий ток через образец, равный 1 мА, измерить разность потенциалов между зондами при двух полярностях питающего напряжения при комнатной температуре. Геометрические размеры образца задает преподаватель. Рассчитать удельную проводимость по формуле (25).

2. Включить нагрев и выполнить указанные измерения и расчет до температуры 180 С (±20) (через интервалы примерно 20 С). Для каждой температурной точки регистрировать ЭДС термопары и по графику определять температуру.

3. Построить на миллиметровой бумаге зависимость .

4. По формуле (24) определить ширину запрещенной зоны и сравнить ее с табличной величиной.

Содержание отчета

1. Схема измерения.

2. Таблица измеренных величин.

3. График зависимости .

4. Расчет ширины запрещенной зоны.

5. Выводы.

Таблица измерений

T, К	Показания термопары Е, (мВ)	103 /Т	U1 (мВ)	U2 (мВ)	Uср = |U1| + + |U2|/2 (мВ)	 (1/Омм–1)	ln 

Контрольные вопросы

1. Схема измерения.

2. Физическая природа электропроводимости полупроводников и ее температурная зависимость.

3. Как изменится график электропроводности при увеличении уровня легирования?

4. Объяснить ход зависимости уровня Ферми для полупроводников p- и n-типа при разных уровнях легирования.

5. Физический принцип определения ширины запрещенной зоны из измерений лабораторной работы.

6. Модельное представление электропроводности в акцепторном и донорном полупроводниках.

7. Понятия: «собственный полупроводник» и «собственная проводимость».

8. Какой характер носит электропроводность в собственном полупроводнике?

Лабораторная работа № 2

Определение концентрации и подвижности носителей заряда в полупроводниках по измерению эффекта холла Цель и содержание работы

Целью работы является определение концентрации и холловской подвижности носителей заряда в полупроводниках на основании измерений эффекта Холла. Измерения проводятся при постоянном токе в постоянном магнитном поле.

В работе кратко рассматривается движение носителей в скрещенных электрическом и магнитном полях, эффект Холла.