Описание экспериментальной установки
В работе предлагается исследовать зависимость от температуры силы обратного тока, текущего через германиевый диод Д7Ж при постоянном внешнем напряжении на нем. Электрическая схема установки показана на рис. 2. Схема содержит два диода, включенные последовательно и встречно, в целях защиты электроизмерительного прибора (миллиамперметра) от перегрузки при ошибочно выбранной полярности источника тока. Сопротивление диода при прямом включении ничтожно мало по сравнению с сопротивлением на обратном токе. Поэтому при выбранной полярности источника сила тока в цепи определяется сопротивлением одного из диодов. Напряжение на исследуемом диоде измеряется с помощью вольтметра. Диоды помещены в пробирку, которая погружается в сосуд с водой, нагреваемой электроплиткой. Температура воды определяется с помощью жидкостного термометра.
Рис. 2
Измерения и обработка результатов
Соберите электрическую цепь по схеме, приведенной на рис. 2. Пробирку с диодами погрузите в сосуд с водой и поставьте сосуд на плитку. Установите на выходных клеммах выпрямителя напряжение U=3 В и в дальнейшем поддерживайте его неизменным. Включите электроплитку в сеть. При изменении температуры воды от комнатной до 80 – 90 оС через каждые 5 градусов регистрируйте силу тока I в цепи. Результаты измерений занесите в таблицу. Вычислите и занесите в таблицу значения: температуры T по абсолютной шкале, 1/T, сопротивление образца R и lnR.
Таблица 1
|
t |
I |
T |
1/T |
R |
lnR |
ΔE |
|
|
|
|
|
|
|
|
Постройте график зависимости сопротивления образца от температуры.
Затем постройте график зависимости lnR от 1/T. По наклону графика найдите энергию ΔE, необходимую для возбуждения в исследуемом кристалле пары электрон-дырка. Из выражения (6) следует, что
Выразите ΔE в электронвольтах. Полученный результат занесите в таблицу. Оцените погрешность измерения.
Контрольные вопросы
Чем полупроводники принципиально отличаются от металлов?
Каков механизм собственной проводимости германия и кремния?
Как влияет наличие примеси на электропроводность полупроводников? В каком случае в германии (кремнии) реализуется электронная проводимость; дырочная проводимость?
Почему сопротивление полупроводника экспоненциально уменьшается с ростом температуры?
Какие соображения позволяют использовать полупроводниковый диод для исследования температурной зависимости собственной электропроводности полупроводника и определения энергии активации пары «электрон-дырка»?
Лабораторная работа № 10 Изучение свойств полупроводникового диода
Цели работы: изучение вольтамперной характеристики полупроводникового диода при его прямом и обратном включениях; наблюдение осциллограмм выпрямленных напряжений переменного тока.
Приборы и принадлежности: Источник постоянного и переменного токов ИЭПП-2, полупроводниковый диод Д7Ж, миллиамперметр, микроамперметр М265М, реостат на 100 Ом, вольтметр цифровой В7-22А, диодный мост, осциллограф С1-73. ключ.
Литература: [1], § 3.4; [2], § 28; [4], § ; [6], § 166-167.