- •2. Квантовые числа и их физический смысл
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка результатов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Методика эскперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Зависимость электропроводности полупроводников от температуры
- •2. Результаты измерений и расчетов для полупроводника занести в таблицу 2.
- •Вопросы для самоконтроля
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.