111-6, Sprawozdanie


Sprawozdanie

z przebiegu ćwiczenia.

Temat:

Wyznaczanie szerokości przerwy energetycznej w półprzewodniku metodą termiczną.

Marcin Bochenek

Grzegorz Wilkoń

Grzegorz Konopacki

Informatyka

grupa I sem. II

sekcja X

11.03.1996

1. Wstęp teoretyczny

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii aktywacji DE.

Zgodnie z teorią pasmową przewodnictwo elektryczne półprzewodników związane jest z ruchem elektronów w paśmie przewodnictwa i dziur w paśmie walencyjnym. W temperaturze zera bezwzględnego pasmo walencyjne jest całkowicie wypełnione elektronami, natomiast pasmo przewodnictwa pozbawione jest elektronów.

W wyższych temperaturach energia ruchu cieplnego pewnej ilości elektronów przekracza wartość przerwy energetycznej i elektrony te przechodzą do pasma przewodnictwa. Ilość takich elektronów rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Wynika z tego , że koncentracja elektronów w paśmie przewodnictwa (n) i dziur w paśmie walencyjnym (p) zależna jest od stosunku T/DE, gdzie DE jest energią aktywacji zależną od rodzaju materiału i stopnia domieszkowania półprzewodnika. Zależność tą opisują równania :

gdzie : k - stała Boltzmanna, T- temperatura w skali bezwzględnej. Dla półprzewodnika samoistnego energie aktywacji elektronów i dziur są jednakowe i równe połowie szerokości przerwy energetycznej.

Dla półprzewodnika domieszkowego , do pasma przewodnictwa wzbudzane są elektrony z poziomów donorowych . Zależność koncentracji elektronów w paśmie przewodnictwa od temperatury jest wówczas analogiczna do równania przedstawionego powyżej ( dla n ) , z tym zastrzeleniem , że DEn jest zbliżona do różnicy energii między poziomem donorowym a pasmem przewodnictwa. Tak więc związek między przewodnictwem elektrycznym półprzewodnika a

temperaturą można wyrazić równaniem:

gdzie DE jest odpowiednią dla danego półprzewodnika energią aktywacji.

Z powyższego równania wynika , że :

Po zlogarytmowaniu:

co oznacza , że wykres zależności

dla półprzewodnika powinien być linią prostą , której nachylenie zależy od wielkości energii aktywacji.

2.Opis przebiegu ćwiczenia .

W stosowanym układzie pomiarowym miarą gęstości nośników ładunku generowanych termicznie w termistorze jest odwrotność oporu termistora.

Pomiary oporu termistora w zależności od temperatury wykonujemy za pomocą cyfrowego miernika oporu.

Przebieg pomiarów:

-Wykonaliśmy pomiary oporu termistora w zależności od temperatury

w przedziale od 25 oC do 200 oC

-Pomiary zostały powtórzone podczas obniżania temperatury poprzez

schładzanie grzejnika za pomocą wentylatora.

3.Wyniki pomiarów.

Wyniki pomiarów ilustruje poniższa tabela.

Tabela zawiera także wartości logarytmów naturalnych oporu grzania i chłodzenia oraz odwrotności temperatury.

4.Opracowanie wyników pomiarów.

Wartości logarytmów i odwrotności temperatur zawarte są w tabeli.

Metodą regresji liniowej wyznaczyliśmy wartości współczynników kierunkowych dla:

- ogrzewania:

A=3937.34 ±21.51 [ K ]

- chłodzenia:

A=3909.90 ±39.42 [ K ]

Wyniki obliczeń przedstawione są na wykresie na następnej stronie.

Na podstawie obliczonych wartości współczynników kątowych prostych , można wyznaczyć średnie wartości energii aktywacji DE półprzewodnika , z którego wykonany jest termistor , oraz ich błędy . (DE = Ak )

Wynoszą one :

-dla ogrzewania

DE= (5.43 ±0.02) E-20 [J]

lub

DE=

-dla chłodzenia

DE= (5.39 ±0.05) E-20 [J]

lub

DE=

Błędy wyznaczania DE liczone były ze wzoru , że (błąd DE ) = | k * błąd A|

5.Wnioski

Metoda pomiaru, choć czasochłonna, pozwala wyznaczyć z dużą dokładnością wartość energii aktywacji półprzewodników. Na wartość błędu wpływa tylko dokładność przyrządów pomiarowych, jakie wyznaczają temperaturę i opór. Gdyby termometr , mógł być zastąpiony przyrządem o większej czułości i dokładności można by było wyznaczyć DE z wiele większą dokładnością.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
111, #111, Sprawozdanie z wykonania ˙wiczenia
2 definicje i sprawozdawczośćid 19489 ppt
PROCES PLANOWANIA BADANIA SPRAWOZDAN FINANSOWYC H
W 11 Sprawozdania
Wymogi, cechy i zadania sprawozdawczośći finansowej
Analiza sprawozdan finansowych w BGZ SA
W3 Sprawozdawczosc
1 Sprawozdanie techniczne
Karta sprawozdania cw 10
eksploracja lab03, Lista sprawozdaniowych bazy danych
111 Twórcy widowiska teatralnego Iid 12853
2 sprawozdanie szczawianyid 208 Nieznany (2)
Fragmenty przykładowych sprawozdań
111 114 Markowska Rehabilitacja foniatryczna
Lab 6 PMI Hartownosc Sprawozdan Nieznany

więcej podobnych podstron