Отчеты по лабам Оптика 2011-2012 КИ МГОУ

где L – любое из значений L1 или L2; n – порядок спектра; N – общее число штрихов дифракционной решетки.

Результаты опыта из 5 серий измерений расстояния между линиями одного цвета в спектре первого порядка

где к – красная граница; з – зелёная граница; ф – фиолетовая граница

11

Угловой дисперсией D дифракционной решетки называется физическая

величина, показывающая изменение угла дифракционного отклонения, а

для двухблизких спектральных линий L1 и L2, приходящееся на единицу изменения длины волны L.

Находя дифференциал левой и правой частей формулы (3.4.3), получим

выражение:

d·cos а·dа = ndL.

Из вышеприведенного определения угловой дисперсии и формулы (3.4.10)

следует математическое выражение этой величины:

D=da/dL=n/d·cosφ

Из формулы следует, что угловая дисперсия увеличивается с увеличением

порядка спектра и уменьшением постоянной решетки.

Таким образом, угловая дисперсия является дифференциальной характеристикой дифракционной решетки, в то время как разрешающая способность – интегральная характеристика этого спектрального прибора.

Результаты экспериментальных данных

12

13

14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКА

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

№3.10

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование температурной зависимости сопротивления и определение энергии активации собственного полупроводника.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ, применяемые в работе: термометр цифровой контактный, исследуемый полупроводник, универсальный мост постоянного тока, нагреватель (электропечь); персональный компьютер Р-III,

математическое обеспечение работы, принтер HP-1000.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ

Полупроводниками называется большое число веществ, удельное сопротивление которых изменяется в широком интервале от до Ом*м и очень быстро, по экспоненциальному закону, уменьшается с повышением температуры Электропроводность химически чистых полупроводников называется собственной проводимостью. Электронная проводимость (проводимость n-типа) возникает при перебросе электронов из валентной зоны в зону проводимости. Для этого нужно затратить энергию,

большую, чем ширина Е запрещенной зоны. Величина Е называется энергией

15

активации собственной проводимости. С повышением температуры полупроводника растет число электронов, которые вследствие теплового возбуждения переходят из валентной зоны в зону проводимости и участвуют в электропроводности. Удельная электропроводность полупроводников возрастает с повышением температуры T по закону (см. график функции):

E

(1) 0 e 2kT

где k – постоянная Больцмана, γ0 – удельная электропроводность при T = 0K

Удельное сопротивление полупроводников резко уменьшается с повышением температуры по закону (см. график функции):

Е

(2)0 е 2kT

где k – постоянная Больцмана, ρ0 – удельное сопротивление при T = 0K.

Какой-либо из валентных электронов одного из атомов в решетке покидает

16

свое место. В оставленном им месте возникает избыток положительного заряда – положительная дырка. электропроводность полупроводника,

обусловленная перемещением дырок, называется дырочной проводимостью или проводимостью p-типа. Собственная проводимость полупроводника обусловлена двумя типами носителей тока: электронами в зоне проводимости и дырками в валентной зоне.

E

(3)ne nh const(T )e 2kT

Вданной работе изучается зависимость сопротивления R собственного полупроводника от температуры T в узком температурном интервале

(20...100 С , описываемая в соответствии с формулой выражением

E

R R0 e 2kT

Для определения энергии активации на основании опытных данных

целесообразно построить график зависимости ln R = f (1 T ), то есть,

логарифмируя выражение имеем:

ln R 2Ek T1 ln R0

Графически это выглядит так:

При выборе любого масштаба по осям ординат и абсцисс тангенс угла наклона прямой к горизонтальной оси координатной сетки равен:

17

(4)

Результаты экспериментальных данных

18

19

20