8 Лабораторная работа / 8-Лабораторная работа (Физика)_2

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу "Общая физика"

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЗАПРЕЩЕНОЙ ЗОНЫ ПОЛУПРОВОДНИКА ПО ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ОБРАТНОГО ТОКА ДИОДА

Преподаватель Студент группы з-366-а

___________ / / __________ / /

___________2007 г. 2007 г.

2007

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данной работы является исследование температурной зависимости обратного тока стандартного диода и определение ширины запрещенной зоны полупроводника, из которого изготовлен диод.

2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

Э кспериментальная установка состоит из нагревателя, в котором находится германиевый диод, термометра для измерения температуры и электрической схемы. Электрическая схема включения диода представлена на рис. 2.1. Она состоит из понижающего трансформатора Т, выпрямителя V1-V4 и микроамперметра P1 для измерения тока через исследуемый диод V5.

3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Экспериментальное значение ширины запрещенной зоны (в Дж)

Е = a k, (3.1)

где k - постоянная Больцмана;

a - угловой коэффициент линеаризованного графика lnI_обр = f(1/T), который находится по формуле

(3.2)

Формула для расчета абсолютной погрешности косвенного измерения величины

(3.3)

где (3.4)

где =1.5 - класс точности прибора, - нормирующее значение микроамперметра, которое равно 100мкА.

Погрешность косвенного измерения величины :

σ(1/T) = (3.5)

где σ(T) является погрешностью прямого измерения показаний температуры, в данном случае равна половине цены деления прибора, т. е. 0,5 K.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ.

Результаты экспериментальных измерений и их обработки представлены в следующей таблице.

Таблица4.1. Результаты прямых и косвенных измерений

№	Iобр , мкА	ln Iобр	Т, С	Т, К	(1/Т)10-3, К-1
1	1	-13,82	30	303	3,30
2	2	-13,12	45	318	3,14
3	3	-12,72	50	323	3,10
4	6	-12,02	60	333	3,00
5	13	-11,25	70	343	2,92
6	18	-10,93	75	348	2,87
7	34	-10,29	85	358	2,79
8	48	-9,94	90	363	2,75
9	66	-9,63	95	368	2,72

Рассчитываем абсолютную погрешность величины по формуле (3.3):

Доверительные интервалы :

Затем рассчитываем абсолютную погрешность величины по формуле (3.5):

Доверительные интервалы 1/T:

По выше приведенным расчетам построим график и приведем экспериментальную зависимость величины натурального логарифма обратного тока диода от величины, обратной абсолютной температуре. Из нее видно, что прямая пересекла доверительные интервалы для всех экспериментальных точек.

рис. 4.1 График зависимости от величины, обратной абсолютной температуре.

По формуле (3.2) определяем угловой коэффициент линеаризованного графика :

.

По формуле (3.1) рассчитываем экспериментальное значение ширины запрещенной зоны:

.

5. ВЫВОДЫ

Согласно цели, поставленной в настоящей лабораторной работе, мы исследовали зависимость обратного тока диода от температуры, построив линеаризованный график. Также мы вычислили ширину запрещенной зоны, исследуя температурную зависимость обратного тока полупроводника, которая равна 0,623 эВ.