Лабораторная работа Э-09 1Б01

Работу выполнил:

фамилия

Полковникова

имя

Елена

отчество

Евгеньевна

группа

1Б01

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

E_c —

Дно зоны проводимости

E_v —

Потолок валентной зоны

E_a —

Энергетический уровень акцепторной примеси

E_d —

Энергетический уровень донорной примеси

ΔE —

Энергия активации

ΔE_a —

Энергия активации акцепторной примеси

ΔE_d —

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

.

где

U —

Напряжение

I —

Сила тока

k —

Постоянная Больцмана

tg φ —

Тангенс угла наклона прямой зависимости

ln R от

ΔE —

Энергия активации проводимости

Обозначения

П —

Потенциометр

ТС —

Термистор

V —

Вольтметр

μA —

Микроамперметр

K —

Ключ

ε —

Источник питания

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

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

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.

Выводы

В экспериментальном графике прослеживается экспоненциальная зависимость.

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

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.