Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабораторная работа Э-09 1Б01

.doc
Скачиваний:
62
Добавлен:
10.02.2022
Размер:
401.92 Кб
Скачать

Лабораторная работа Э–09 Изучение температурной зависимости сопротивления полупроводников и определение энергии активации проводимости

Отчёт о работе

Работу выполнил:

фамилия

Полковникова

имя

Елена

отчество

Евгеньевна

группа

1Б01

Краткое теоретическое содержание работы

Энергия активации проводимости — это ...

минимальная энергия, которую нужно сообщить валентному электрону, чтобы он оторвался от атома и стал подвижным носителем заряда.

Существуют полупроводники n-типа и p-типа, схематично представленные на рисунке

Роль примеси в проводнике n-типа:

Донорная, перенос заряда осуществляется электроном.

Роль примеси в проводнике p-типа:

Акцепторная, дырочный переход.

На эмпирической диаграмме

Ec

Дно зоны проводимости

Ev

Потолок валентной зоны

Ea

Энергетический уровень акцепторной примеси

Ed

Энергетический уровень донорной примеси

ΔE

Энергия активации

ΔEa

Энергия активации акцепторной примеси

ΔEd

Энергия активации донорной примеси

Сопротивление полупроводника уменьшается с ростом температуры согласно уравнению:

R =

R0 exp(E/2kT)

где

R0

Сопротивление, характерное для данного проводника

ΔE

Энергия активации проводника

k

Постоянная Больцмана

T

Абсолютная температура

Если построить зависимость ln Rот , то она должна иметь вид

прямой

,

из которой определяют значение

Энергии активации проводимости

.

Расчётные формулы

где

U

Напряжение

I

Сила тока

k

Постоянная Больцмана

tg φ —

Тангенс угла наклона прямой зависимости

ln R от

ΔE

Энергия активации проводимости

Схема установки

Обозначения

П

Потенциометр

ТС

Термистор

V

Вольтметр

μA

Микроамперметр

K

Ключ

ε —

Источник питания

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

76

84

93

99

Таблица 2

t, °C

T, K

, K

I (A)

U (В)

R (Ом)

ln R

20

293

0,00341

13*10–3

1

77

4,34

25

298

0,00355

14*10–3

1

71

4,26

30

303

0,00330

16*10–3

1

63

4,14

35

308

0,00324

18*10–3

1

56

4,03

40

313

0,00319

20*10–3

1

50

3,91

45

318

0,00314

22*10–3

1

45

3,80

50

323

0,00310

25*10–3

1

40

3,69

55

328

0,00304

28*10–3

1

36

3,58

60

333

0,00300

30*10–3

1

33

3,50

65

338

0,00296

34*10–3

1

29

3,37

70

343

0,00292

36*10–3

1

28

3,33

75

348

0,00287

38*10–3

1

26

3,26

80

353

0,00283

40*10–3

1

25

3,22

85

358

0,00279

46*10–3

1

22

3,09

90

363

0,00275

50*10–3

1

20

3,00

95

368

0,00271

56*10–3

1

18

2,90

100

373

0,00268

62*10–3

1

16

2,77

Обработка результатов

1. По данным таблицы 1 строим вольтамперную характеристику полупроводника при комнатной температуре.

График зависимости I = f(U)

Выводы

Из графика видно, что зависимость между напряжением и силой тока прямая: с увеличением напряжения – увеличивается сила тока, следовательно при комнатной температуре и в измеренном диапазоне до 7 вольт, терморезистор имеет линейную вольтамперную характеристику, т.е подобно обычному резистору.

2. Строим график температурной зависимости сопротивления по таблице 2.

График зависимости R = f(T)

Выводы

В экспериментальном графике прослеживается экспоненциальная зависимость.

3. Строим график зависимости логарифма сопротивления от величины, обратной температуре, по таблице 2.

График зависимости

Выводы

Найдём по графику tg=(lnR)/(1/T)=(3,5-1,5)/(0,003-0,002) Его значение примерно равно 2000 k=8,6*10^(-5) эВ/К

Тогда Е=2ktg=2*8,6*10^(-5)*2000=0,34эВ

Вывод

В ходе работы изучили температурную зависимость сопротивления полупроводников и выявили, что она экспоненциальная, что согласуется с теоретическими данными. Построили вольтамперную характеристику проводника при комнатной температуре и выявили, что терморезистор имеет линейную вольтамперную характеристику, как и обычный резистор. Также определили энергию активации проводимости в электронвольтах Е=0,34эВ.

Соседние файлы в предмете Физика