 |
Измерения и обработка результатов
|
|
|
|
1. Произвести анализ схемы (рис.1).
Рис.1
2. По разрешению преподавателя включить питание схемы: подать напряжение на полупроводник.
I. Снятие вольтамперной характеристики полупроводника при комнатной температуре Т0 (значение Т0 определяется в лаборатории).
1. Увеличивая потенциометром напряжение от 0 до 60 В через каждые 10 В снимите зависимость силы тока, протекающего через проводник, от напряжения. Данные занесите в таблицу 1.
Таблица 1.
| № пп | U, В | I, мА | R, Ом | R ± DR | r, Ом м | s, См/м |
| 1. | ||||||
| 2. | ||||||
| …. | ||||||
| 10. |
2. По полученным данным постройте график зависимости I = f(U) при комнатной температуре (график прямой строить по методу наименьших квадратов).
Рис.2
3. Вычислите сопротивление полупроводника для каждого измерения по формуле 
.
6. Вычислите среднее значение удельного сопротивления r и среднее значение удельной проводимости g с учетом его параметров (кристалл имеет форму цилиндра: длина l = 10 мм, диаметр d = 1мм). Значение удельного сопротивления r иэлектропроводность g определяются по соотношениям:
,
где l – длина кристалла, S – площадь сечения кристалла.
Результаты занесите в таблицу 1.
II. Исследование температурной зависимости электропроводности полупроводника.
1. Установить по указанию преподавателя напряжение на кристалле. Определить значение тока при комнатной температуре.
2. Включить нагрев полупроводника. Нагрев кристалла производится с помощью нагревателя включаемого тумблером «Вкл. нагревателя». Температура кристалла регистрируется в процессе нагрева. В процессе нагрева изменится сопротивление и, следовательно, ток через кристалл. Зафиксировать значение тока образца при разных температурах в диапазоне до 900 С. Данные занесите в таблицу 2.
|
|
|
Таблица 2.
| U = … В | |||||||
| № пп | Т0, С | Т, К | 1/Т, К-1 | I(Т), мА | R, Ом | s, См/м | ln s |
| 1. | |||||||
| 2. | |||||||
| 3. | … | ||||||
| 4. |
3. Отключите установку от сети.
4. В процессе нагрева образца снимается зависимость тока от напряжения и по полученным данным находится значение
.
5. Рассчитать зависимость ln g = f(1/T) и построить график для исследуемого образца.
|  ,
|
В координатах ln g (1/Т) зависимость проводимости от температуры представляется прямой линией с наклоном равным 
, где DЕ3 – ширина запрещенной зоны, k = 1,38×1023 Дж/К=8,625×10-5 эВ/K ‑ постоянная Больцмана; Т – термодинамическая температура;
6. Рассчитать ширину запрещенной зоны DЕ3 (эВ) по формуле
.
Вопросы для защиты работы.
1. Нарисуйте зонную диаграмму собственного и примесного (акцепторного и донорного полупроводника.
2. В каких полупроводниках (собственных или примесных) при комнатной температуре больше свободных носителей зарядов?
3. Может ли энергия свободного носителя иметь значение Ев < Е < Епр?
4. Как изменяется концентрация основных носителей заряда в примесном полупроводнике при возрастании концентрации примесей?
5. Как изменяется концентрация неосновных носителей заряда в примесном полупроводнике при возрастании концентрации примесей?
6. Германий и кремний имеют одинаковое количество примесных центров. В каком полупроводнике концентрация неосновных носителей при комнатной температуре больше?
7. Нарисуйте зависимость ln n(1/T) для собственных и примесных полупроводников.
8. Может ли проводимость полупроводников уменьшаться с ростом температуры?
|
|
|
9. Как определить ширину запрещенной зоны полупроводников?
|
|
|
