Зависимость электропроводности полупроводников от температуры

Для собственных полупроводников n₊=n_-.

а) В полупроводниках, в отличие от металлов, проводимость возбужденная. С увеличением температуры большее число электронов переходит через запрещенную зону в зону проводимости, поэтому число носителей тока n_- - возрастает, одновременно растет и концентрация дырок n₊ в валентной зоне.

Расчет для собственных полупроводников дает:

(44.3)

где B-const, - ширина запрещенной зоны.

Введение примесей увеличивает концентрацию носителей тока и электропроводность полупроводников.

б) Длина пробега и

(44.4)

по той же причине, что и металлах.

в) Скорость и

(44.5)

В полупроводниках концентрация электронов и дырок мала, газ этих частиц не вырожден, а скорость зависит от температуры как в идеальном газе.

(44.6)

Сопротивление , т.е. ,

Сопротивление полупроводников уменьшается с ростом температуры.

Изучение зависимости сопротивления металлов и полупроводников от температуры

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для изучение зависимости сопротивления металлов и полупроводников от температуры исследуемые материалы помещаются в пробирки с маслом, которые в свою очередь, находятся в электронагревательной печи. Температура нагрева металлов принимается равной температуре масла, определяемой с помощью термопары, помещенной в пробирке. Градуировка термопары приложена к установке.

Целью работы является экспериментальная проверка зависимостей (4-4) и (4-9) для металлов и полупроводников.

а) Металл

Измеряется ряд значений сопротивлений R и соответствующих им температур (T⁰C), по полученным данным строится график зависимости. Полученная зависимость представляет собой прямую линию. а определяется по тангенсу наклона графика к оси температуры.

Для расчета берутся любые две точки (R₁, t₁) и (R₂, t₂) на прямой .

б) Полупроводник

Прологарифмировав (4-9), имеем

(44.6)

Это уравнение прямой линии с угловым коэффициентом

.

(44.7)

По экспериментальным значениям R и T, полученным при нагревании полупроводника строится график. Определяется угловой коэффициент по любым двум точкам (R₁, T₁) и (R₂, T₂), взятым на прямой:

Порядок выполнения работы

1.Включить нагреватель и производить по ходу нагревания замеры температуры и сопротивления.

Чтобы не производить повторный нагрев установки, проводить измерения для металла и полупроводника параллельно. Проделать не менее 6-10 замеров как для металла, так и для полупроводника.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Результаты измерений для металла в таблицу 1.

Таблица 1

UC
Ом

По результатам измерений построить график, убедиться в линейном характере полученной зависимости, определить а.

2. Результаты измерений и расчетов для полупроводника занести в таблицу 2.

Таблица 2

Т1К
Ом

По данным таблицы 2 повторить график от .

Убедится в линейном характере полученной зависимости, определить ширину запрещенной зоны, выразить в электровольтах.