Rok akademicki: 1995/1996 |
Laboratorium Fizyki |
||
Nr ćw. 63
|
Temat: Charakterystyka styku między metalem a półprzewodnikiem typu n . |
||
Wydz. Mechaniczny Kierunek: IZK Grupa: k.03 |
RADOSŁAW BIEGANOWSKI |
||
Data wyk. ćw. 96-03-27 |
Ocena |
Data zaliczenia |
Podpis |
|
|
|
|
|
|
|
|
zasada pomiaru .
Celem ćwiczenia jest zbadanie zależności natężenia prądu emisji termoelektrycznej od temperatury katody i wyznaczenie pracy wyjścia elektronu z metalu metodą prostych Richardsona .
Praca wyjścia elektronu z metalu to praca jaką trzeba wykonać aby wydobyć elektron z zagłębienia potencjału .
Zjawisko emisji elektronowej polega na wysyłaniu elektronów przez nagrzanie metalu . Elektron może opuścić dany metal , gdy jego energia W przewyższa pracę A wyjścia elektronów z metalu .
Wyznaczanie pracy wyjścia elektronu polega na wyznaczeniu prostej Richardsona z uzyskanych wartości pomiarowych jn - gęstość prądu nasycenia przy danej temperaturze katody , a następnie obliczeniu tangensa nachylenia tej prostej .
2 . Schemat pomiarowy .
Ocena dokładności pojedynczych pomiarów .
Prąd anodowy : miliamperomierz o klasie dokładności 0,5
Zakres 7,5 mA
Zakres 30 mA
Prąd żarzenia : amperomierz o klasie dokładności 0,5
Zakres 1,2 A
Napięcie żarzenia katody : woltomierz o klasie dokładności 0,5
Zakres 3V
Tabele pomiarowe .
UA = 150 V |
||||
Lp. |
Jż [A] ±ΔJż [A] |
Uż [V] ±Δ Uż [V] |
Jn [mA] ±Δ Jn [mA] |
|
1 |
0,56 0,005 |
1,0 0,015 |
0,1 0,0375 |
|
2 |
0,58 0,006 |
1,2 0,015 |
0,3 0,0375 |
|
3 |
0,60 0,006 |
1,25 0,015 |
0,44 0,0375 |
|
4 |
0,62 0,007 |
1,45 0,015 |
0,6 0,0375 |
|
5 |
0,64 0,007 |
1,5 0,015 |
1,0 0,0375 |
|
6 |
0,66 0,007 |
1,65 0,015 |
1,8 0,0375 |
|
7 |
0,68 0,007 |
1,7 0,015 |
2,9 0,0375 |
|
8 |
0,70 0,008 |
1,75 0,015 |
4,5 0,0375 |
|
9 |
0,72 0,008 |
2,0 0,015 |
13,0 0,15 |
|
10 |
0,74 0,008 |
2,2 0,015 |
17,5 0,15 |
Lp. |
Pż [W] Δ Pż |
T [K] |
1/T [K-1] |
jn |
ln jn |
1 |
0,56 0,0179 |
666,67 |
0,001499 |
0,1 |
- 2,30 |
2 |
0.696 0,0216 |
703,90 |
0,001420 |
0,3 |
- 1,20 |
3 |
0,75 0,0223 |
717,18 |
0,001394 |
0,44 |
- 0,82 |
4 |
0,899 0,0260 |
750,41 |
0,001332 |
0,6 |
- 0,51 |
5 |
0,96 0,0269 |
762,8 |
0,001310 |
1,0 |
0 |
6 |
1,089 0,0293 |
787,3 |
0,001270 |
1,8 |
0,58 |
7 |
1,156 0,0302 |
799,1 |
0,001251 |
2,9 |
1,06 |
8 |
1,225 0,0318 |
810,76 |
0,001233 |
4,5 |
1,50 |
9 |
1,44 0,0357 |
844,22 |
0,001184 |
13 |
2,56 |
10 |
1,628 0,0389 |
870,52 |
0,001148 |
17,5 |
2,86 |
Przykładowe obliczenia wielkości złożonych .
Moc właściwa :
Sk = 1cm2
Temperatura katody :
σ - stała =
ε - emisyjność całkowita równa 0,5 dla katody lampy AZ-1
rachunek błędów .
Pż = U • J
[k]
Zestawienie wyników pomiarów .
Obliczenie pracy wyjścia elektronu z metalu : W = k • tgα , k = 1,38 • 10-23 [J/k]
Obliczenie pracy wyjścia elektronu z wolframu w oparciu o wykres zależności
ln jn = f (1/T) i wzór na pracę :
W = 1.38 • 10-23 • 11200 = 1,38 • 10-23 • 11200 = 15456 • 10-23 =
=1,5456 • 10-19 [J/k]
Praca wyjścia elektronu z metalu wynosi 0,96 eV