Оптика 3 семак / Грязнова / ЛБ-3 Кшинин И 1Б92 (2)
.pdf
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Э–09 ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПРОВОДИМОСТИ
ОТЧЁТ О РАБОТЕ
Работу выполнил:
фамилия Кшинин
имя Иван
отчество Бахтиёрович
группа 1Б92
КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Энергия активации проводимости — это ...
Энергия необходимая для создания носителей заряда, или энергия, которую нужно затратить чтобы перевести электрон из валентной зоны в зону проводимости.
Существуют полупроводники n-типа и p-типа, схематично представленные на рисунке
Роль примеси в проводнике n-типа:
Сама примесь в полупроводнике используется для увеличения числа носителей заряда, плюса или минуса. Они бывают донорные и акцепторные.
В полупроводнике n типа при повышении температуры электрон будет оторван от примеси и может свободно перемещаться по кристаллу, а по типу примеси донорная.
Если сказать по-другому, то: донорные примеси — это примеси, которые поставляют электроны проводимости без возникновения равного количества подвижных дырок.
Роль примеси в проводнике p-типа:
С примесью типа акцепторной, образуется свободная дырка, перемещающаяся со связями и принимающая участие в проводимости кристалла.
На эмпирической диаграмме
Ec — Дно зоны проводимости
Ev — Потолок валентной зоны
Ea — Энергетический уровень
Ed — Энергетические уровень
E — Соответствующие энергии активации
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Э–09 ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПРОВОДИМОСТИ
Ea — Энергия активации, а
Ed — Энергия активации д
Сопротивление полупроводника уменьшается с ростом температуры согласно уравнению:
|
R = |
|
|
где |
|
|
|
R0 — Постоянная величина полупроводника |
|
||
E — Энергия |
|
|
|
k — Постоянная Больцмана (К->k) |
|
|
|
T — Абсолютная температура |
|
|
|
Если построить зависимость ln Rот 1 T , то она должна иметь вид Прямой |
, |
||
из которой определяют значение |
Энергии |
. |
|
|
активации |
|
|
РАСЧЁТНЫЕ ФОРМУЛЫ
R = |
U |
, |
|
I |
|||
|
|
||
E = 2k tg , |
|||
|
U — |
Напряжение |
|
I — |
Ток |
где |
k — |
Постоянная Больцмана |
|
tg φ — |
Тангенс угла к прямой оси абсцисс |
|
E — |
Энергия |
СХЕМА УСТАНОВКИ
Обозначения
П — Потенциометр
ТС — Термисторпеременное
|
сопротивления |
V — |
Вольтметр |
μA — |
Микроамперметр |
K — |
Кнопкапереключатель |
ε — |
Источник тока |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Э–09 ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПРОВОДИМОСТИ
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Таблица 1
U (В) |
|
0.5 |
|
1 |
|
|
1.5 |
|
2 |
|
2.5 |
|
3 |
|
3.5 |
|
4 |
|
4.5 |
|
5 |
|
5.5 |
|
6 |
|
|
6.5 |
|
7 |
|
||||||||||||||
I (A), 10–5 |
|
|
6 |
|
|
|
13 |
|
|
19 |
|
|
24 |
|
|
31 |
|
|
38 |
|
|
45 |
|
|
52 |
|
|
60 |
|
|
68 |
|
|
75 |
|
|
|
84 |
|
|
92 |
|
|
99 |
|
t, °C |
|
T, K |
|
20 |
|
|
25 |
|
|
30 |
|
|
35 |
|
|
40 |
|
|
45 |
|
|
50 |
|
|
55 |
|
|
60 |
|
|
65 |
|
|
70 |
|
|
75 |
|
|
80 |
|
|
85 |
|
|
90 |
|
|
95 |
|
|
100 |
|
1
T
293,15 0,003411
298,15 0,003354
303,15 0,003298
308,15 0,003245
313,15 0,003193
318,15 0,003143
323,15 0,003094
328,15 0,003047
333,15 0,003001
338,15 0,002957
343,15 0,002914
348,15 0,002872
353,15 0,002831
358,15 0,002792
363,15 0,002753
368,15 0,002716
373,15 0,002679
, K
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
I (A) |
|
|
U (В) |
|
|
R (Ом) |
|
|
ln R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.000019 |
|
|
1.5 |
|
|
78947 |
|
|
11,276 |
|
0.000021 |
|
|
1.5 |
|
|
71429 |
|
|
11,176 |
|
0.000024 |
|
|
1.5 |
|
|
62500 |
|
|
11,042 |
|
0.000027 |
|
|
1.5 |
|
|
55555 |
|
|
10,925 |
|
0.000030 |
|
|
1.5 |
|
|
50000 |
|
|
10,819 |
|
0.000033 |
|
|
1.5 |
|
|
45454 |
|
|
10,724 |
|
0.000037 |
|
|
1.5 |
|
|
40540 |
|
|
10,610 |
|
0.000040 |
|
|
1.5 |
|
|
37500 |
|
|
10,532 |
|
0.000044 |
|
|
1.5 |
|
|
34090 |
|
|
10,436 |
|
0.000049 |
|
|
1.5 |
|
|
30612 |
|
|
10,329 |
|
0.000053 |
|
|
1.5 |
|
|
28301 |
|
|
10,250 |
|
0.000059 |
|
|
1.5 |
|
|
25423 |
|
|
10,143 |
|
0.000064 |
|
|
1.5 |
|
|
23437 |
|
|
10,062 |
|
0.000069 |
|
|
1.5 |
|
|
21739 |
|
|
9,986 |
|
0.000075 |
|
|
1.5 |
|
|
20000 |
|
|
9,903 |
|
0.000080 |
|
|
1.5 |
|
|
18750 |
|
|
9,838 |
|
0.000088 |
|
|
1.5 |
|
|
17045 |
|
|
9,743 |
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Э–09 ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПРОВОДИМОСТИ
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
1. По данным таблицы 1 строим вольтамперную характеристику полупроводника при комнатной температуре.
График зависимости I = f(U)
Выводы С увеличением значения напряжения увеличивается сила тока, проходящая по проводнику.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Э–09 ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПРОВОДИМОСТИ
2. Строим график температурной зависимости сопротивления по таблице 2.
График зависимости R = f(T)
Выводы С увеличением температуры сопротивление уменьшается
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Э–09 ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПРОВОДИМОСТИ
3. Строим график зависимости логарифма сопротивления от величины, обратной температуре, по таблице 2.
График зависимости ln R =
|
( |
) |
f |
1 T |
|
Выводы
Через график можно найти 
а после
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Э–09 ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПРОВОДИМОСТИ
ВЫВОД
Экспериментальным путем доказали зависимость сопротивления от температуры и тока от напряжения. Построили графики их зависимостей. И определили энергию активации проводимости:
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Э–09 ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ ПРОВОДИМОСТИ
P.S
Графики грубые (ибо, к сожалению, при более детальном графике он не влезет в окно, а цифры будут ложиться друг на друга)
Также возможно неправильно выведен логарифм сопротивления!?Я взял обычный натуральный логарифм. Возможно, и у остальных также, так как R0 у нас нигде не дан в
условиях и по формуле его не выяснить: 
А чтоб выяснить надо найти 
для этого нам нужен 
, а для 
нужны они оба ( По этому там путаница)
Далее, из – за того что не понятно вольтметр в установке или милливольтметр он был принят мной как вольтметр, ибо его так обозвали в задании, а на практике он не выглядел так(Обычно они помечаются mV или V, kV на задней стороне но нам ее никто не показывал, или спереди под шкалой) а из за маркировки 75 mV он заставил подумать над тем кто он такой mV или V, а из-за этого пришлось бы домножать силу тока на
1000.