
Лабораторные по физике / LAB2_01
.DOCСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ
__________________________________________________________________________________________
Факультет ___ФТК_______________ К работе допущен ________________________
Группа ___1085/2_________________ (подпись,дата)
Студент _Юрьев Евгений__________ Работа выполнена ________________________
_Юрьевич________________ (лаборант,преподаватель)
Преподаватель _Воробьева Т.В.____ Отчет принят _____________________________
(подпись,дата)
Р А Б О Ч И Й П Р О Т О К О Л И О Т Ч Е Т
по лабораторной работе N _2.01_
_____________________Концентрация и подвижность носителей тока в проводнике______________
(название работы)
__________________________________________________________________________________________
1.Задача
1) Измерить температурную зависимость концентрации в подвижности носителей тока в полупроводнике.
2) По результатам пункта 1) найти ширину запрещенной зоны Wg.
2.Объект и метод исследования.
Полупроводниковая призма.
dT B
3.Рабочие
формулы и исходные данные.
1) j=I/S=I/bd
2)
E0=U1/l
50
50
3) UH=VBb=(1/ne)*(IB/d)
4) n=IB/(edUH)
5) RH=1/ne
6) m=j/(neE0)
7)
Ln(n)=Ln(n0)-Wgl/(2kT)=
Ln(n0)-a/T 2.0
U(мВ) 152 I(Ом)
8) I=enmU/l
Данные:
Катушка: Термопара: Образец:
B=aI T=T0+K0U b=10^(-3) м
a=1,316 T/мА K=25 к/мВ d=2*10^(-3) м
l=4*10^(-3) м
T=291 k
I=200 мА+/- 20 мА
IM=100 мА+/- 2 мА
4.Измерительные приборы.
N |
Наименование |
Тип Прибора |
Используемый предел (диапазон) |
Погрешность прибора или формула погрешности |
1 |
Вольтметр |
В7-16А(цифр.) |
1000 мВ |
+/-0.1 |
2 |
Вольтметр |
В7-21А(цифр.) |
100 мВ |
+/-0.01 |
3 |
Вольтметр |
В7-21 (цифр.) |
10 мВ |
+/-0.001 |
4 |
Амперметр |
Аналог. |
|
|
5.Результаты измерений и вычислений
( таблицы,примеры расчетов,оценки погрешностей).
Таблица 1:
N |
UT |
U1 |
U* |
Ub |
UH |
dT |
T |
T^(-1) |
n |
Ln(n) |
m |
1 |
0,375 |
73,2 |
0,3 |
21,68 |
21,39 |
9,375 |
300,375 |
3,3291 |
3,86 |
49,704954 |
8,8376 |
2 |
0,68 |
73,2 |
0,29 |
21,55 |
21,26 |
17 |
308 |
3,2467 |
3,87 |
49,707541 |
8,82058 |
3 |
0,861 |
73,3 |
0,29 |
21,49 |
21,2 |
21,525 |
312,525 |
3,1997 |
3,88 |
49,7101221 |
8,7841 |
4 |
1,047 |
73,5 |
0,28 |
21,42 |
21,13 |
26,175 |
317,175 |
3,1528 |
3,89 |
49,712696 |
8,7395 |
5 |
1,172 |
73,3 |
0,29 |
21,37 |
21,08 |
29,3 |
320,3 |
3,1220 |
3,9 |
49,715263 |
8,7426 |
6 |
1,291 |
73,5 |
0,29 |
21,34 |
21,05 |
32,275 |
323,275 |
3,0933 |
3,91 |
49,717824 |
8,7064 |
7 |
1,389 |
73,4 |
0,29 |
21,3 |
21,01 |
34,725 |
325,725 |
3,0700 |
3,91 |
49,717824 |
8,7058 |
8 |
1,43 |
73,4 |
0,28 |
21,28 |
20,99 |
35,75 |
326,75 |
3,0604 |
3,92 |
49,720378 |
8,6934 |
9 |
1,47 |
73,4 |
0,29 |
21,26 |
20,97 |
36,75 |
327,75 |
3,0511 |
3,92 |
49,720378 |
8,6851 |
10 |
1,516 |
73,4 |
0,29 |
21,2 |
20,91 |
37,9 |
328,9 |
3,0404 |
3,93 |
49,722926 |
8,6727 |
11 |
1,697 |
73,5 |
0,29 |
21,16 |
20,87 |
42,425 |
333,425 |
2,9991 |
3,94 |
49,725467 |
8,6319 |
12 |
1,808 |
73,4 |
0,29 |
21,09 |
20,8 |
45,2 |
336,2 |
2,9744 |
3,95 |
49,728002 |
8,6147 |
13 |
1,924 |
73,4 |
0,28 |
21,01 |
20,72 |
48,1 |
339,1 |
2,9489 |
3,97 |
49,733053 |
8,5857 |
14 |
2,026 |
73,2 |
0,28 |
20,98 |
20,69 |
50,65 |
341,65 |
2,9269 |
3,97 |
49,733053 |
8,5926 |
Таблица 2:
Пары |
d(1/T)
|
ln n |
g*10^2 |
1 8 |
27 |
0,0184 |
0,6815 |
2 9 |
20 |
0,0137 |
0,685 |
3 10 |
16 |
0,0138 |
0,8625 |
4 11 |
15 |
0,0124 |
0,8267 |
5 12 |
15 |
0,0134 |
0,8933 |
6 13 |
14 |
0,0154 |
1,1 |
7 14 |
14 |
0,0158 |
1,1286 |
Следует обратить внимание на возможность упрощения вычислений:
DLn(n)=Ln(n2)-Ln(n1)=DLn(IB/ed)*1/Un=- DLn(U)
IB/ed=8.2236837*10^19
Пример вычислений:
1)0.680*25=17.0 5)8.2236837*10^19/0.02126=3.87*10^21
2)17+291=308 6)Ln(3.87*10^21)=49.7058
3)1/308=3.25*10^(-3) 7)4*21,26*10^(-3)/(73,2*10^(-3)*1.315789*100)=8.82098*10^(-3)
4) 21.53-0.29=21.24
Поиск углового коэфф. g:
<g>=(е gi)/N; N=7; <g>=-88,250755
Dg=(е(<g>- g)^2/(N(N-1)))^1/2 d=Dg/|<g>|=7.64%
g=-Wg/2k Wg=-2kg=1.52*10^(-2) эВ
Анализ погрешностей:
При подсчете абсолютной погрешности вычисления Ln(n) следует заметить, что D(f(x))=f’(x)*Dx, т.е. D(Ln(n))=Ln’(n)*Dn= Dn/n=dn, но dn<0.1, тогда так как мы имеем дело с довольно большими числами (=49.7), погрешностью Ln следует пренебречь по сравнению с величиной dg.
Погрешность T тоже невелика, то ее следует учесть:
dw=( dg^2+ dt^2)^(1/2)=7.65*10^(-2) DW/W= e(0.95;14)=22*7.65%=0.168
W=(1.52 +/- 0.26)*10^(-2) эВ
6.Выводы (основные разультатов работы и их анализ).
Для вычисления значения Wg необязательно знать B, I, b, даже |e|; которые казалось бы необходимы для того чтобы получить n, достаточно поддерживать постоянными I, IH (для B=const), и знать текущие значения UH; причем даже не важен порядок величины UH. Таким образом погрешность Wg определяется только относительной погрешностью UH, и погрешностямми отклонения от фиксированного значения B, I, b, и от их самих, и от приборов, которыми они измерялись.
7.Замечание преподавателя,дополнительные задания.
8.Исправление ошибок,выполнение дополнительных заданий.
ПРИМЕЧАНИЕ. К отчету прилагаются:графики на миллиметровой бумаге,схемы (по требованию преодавателя) и т.д.
6.Выводы (основные разультатов работы и их анализ).
При вычислении Wg используются отношения вида Ui/Uj.
При увеличении T, растет и n, но m уменьшается (видно по графику), что в некотором смысле компенсирует возрастание n.
Wg не соответствует табличным данным для InSb, Si, GaAs, Ge.
7.Замечание преподавателя,дополнительные задания.
8.Исправление ошибок,выполнение дополнительных заданий.
ПРИМЕЧАНИЕ. К отчету прилагаются:графики на миллиметровой бумаге,схемы (по требованию преодавателя) и т.д.