3. Вычисление параметров
1.Температурный коэффициент сопротивления металла вычисляется по формуле:
,
(3.1)
которая получена из формулы (2.3) с учетом выражения (2.1).
Здесь R 0 – сопротивление проводника при t = 0о С. Этот коэффициент численно равен значению изменения сопротивления проводника при нагреве на 1о С, деленному на сопротивление проводника при t = 0о С.
2. Ширина запрещенной зоны полупроводника.
Для собственных полупроводников второе слагаемое в формуле (2.2) отсутствует, что позволяет после логарифмирования формулы (2.2) записать с учетом формулы (2.3):
.
П
оследнее
выражение в координатах
и
представляет собой уравнение прямой,
тангенс угла которой можно определить
по графику, построенному по экспериментальным
точкам рис. 3.1.
Рис. 3.1
Это позволяет вычислить ширину запрещенной зоны:
,
(3.2)
где
tg α
.
Необходимо
воспользоваться линейной частью
зависимости
=f (
),
расположенной в области малых значений
(т. е. в области высоких температур).
3. Энергия ионизации атомов примеси.
Для полупроводников, имеющих примеси, проводимость при низких температурах определяется в основном проводимостью примеси. Пренебрегая при низких температурах первым слагаемым в (2.2), после логарифмирования и подстановки в (2.3) получаем:
.
Следовательно, при низких температурах получаем зависимость, аналогичную изображенной на рис. 3.1, позволяющую вычислить энергию ионизации атомов примеси по формуле:
.
(3.3)
4. Энергия Ферми.
В собственных полупроводниках уровень Ферми располагается в середине запрещенной зоны. Следовательно, определив ширину запрещенной зоны, можем рассчитать энергию Ферми:
.
(3.4)
4. Приборы и оборудование
Установка выполнена в виде двух функционально законченных блоков: блока управления и индукции (БУИ) и блока нагревателя (БН). Общий вид установки показан на рис. 4.1.
Р
На передней панели БУИ размещены органы управления, позволяющие включать и отключать нагреватель и вентилятор, а так же фиксировать показания температуры и сопротивления. На блоке нагревателя имеются переключатели для переключения типа образца (металл – 1, сплав с низким температурным коэффициентом сопротивления – 2, полупроводник–3). Цифрами обозначены следующие ручки управления установкой: 1 – клавиша «СТОП ИНД» – фиксация показаний, 2 – клавиша «Нагрев» – включение и выключение нагревателя, 3 – клавиша «вент» – включение и выключение вентилятора в блоке нагревателя, 4 – переключатель типов образцов, 5 – клавиша «сеть». Температура и сопротивление образца контролируются по индикаторам « оС » и «Ом, кОм, МОм». Для фиксации показаний температуры и сопротивления необходимо нажать клавишу 1, при этом на индикаторах установится значение, соответствующее моменту нажатия. Фактическое значение этих величин соответствует отжатому положению клавиши 5 «СТОП ИНД». Для нагрева образцов необходимо нажать клавишу 3 «Нагрев». При включенном нагревателе на панели загорается индикатор «Нагрев». Пределы измерения устанавливаются автоматически.