Fizyka Przyrządów Półprzewodnikowych
Sprawozdanie ćw.1
Instytut Fizyki PWR Laboratorium Fizyka 3.3 |
Ćwiczenie numer 1 |
|---|---|
ŚR 10:15 data 04.04.12 |
1. Wykresy
2. Bariera potencjału Vbi
Oby wyliczyć barierę potencjału, znajdujemy miejsce przecięcia aproksymaty z osia x.
$$V_{\text{bi}} = \frac{- b}{a}$$
Niepewność pomiarową liczymy metodą różniczki zupełnej:
$$V_{\text{bi}} = \frac{\partial f}{\partial b}*b + \frac{\partial f}{\partial a}*a$$
Przykład obliczeń dla diody 1:
a = 171
a = 2, 7
b = −345
b = 5, 7
$$V_{\text{bi}} = \frac{345}{171} = 2,018$$
$$V_{\text{bi}} = \frac{- 1}{a}*b + \frac{b}{a^{2}} = \frac{- 1}{172}*5,7 + \frac{- 345}{29241}*2,7 = 0,06V$$
Vbi = 2, 018 ∓ 0, 06 ≈ 2, 02
| Dioda 1 | Dioda 2 | Dioda 3 | Dioda 4 | Dioda 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Vbi [V] | 2,02 | 2,2 | 1,85 | 1,9 | 1,2 |
3. Oporności szeregowe
Aby obliczyć oporność szeregową korzystamy ze wzoru:
$$R_{s} = \frac{1}{a}$$
Niepewność pomiarową obliczamy metodą różniczki zupełnej:
$$R_{s} = \frac{\partial f}{\partial a}*a$$
Przykład obliczeń dla diody 1:
a = 171
a = 2, 7
$$R_{s} = \frac{100}{171} = 0,584\Omega$$
$$\Delta R_{s} = \frac{100}{a^{2}}*\Delta a = \frac{100}{29241}*2,7 = 0,009\Omega$$
Rs = 0, 584 ∓ 0, 009 ≈ 0, 59Ω
| Dioda 1 | Dioda 2 | Dioda 3 | Dioda 4 | Dioda 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Rs [Ω] | 0,59 | 0,38 | 0,45 | 0,6 | 0,21 |
4. Energia wzbroniona
Energię wzbronioną liczymy ze wzoru:
$$E_{g} = \frac{\text{hc}}{\lambda}$$
h = 6, 62 * 10−34
c = 3 * 108
Przykład obliczeń dla diody 1:
$$E_{g} = \frac{6,62*10^{- 34}*3*10^{8}}{575*10^{- 9}} = 3,45{*10}^{- 19}J = 2,16eV$$
| Dioda 1 | Dioda 2 | Dioda 3 | Dioda 4 | Dioda 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| EG [eV] | 2,16 | 2,12 | 2 | 1,88 | 1,32 |
5.Porównanie
| Dioda 1 | Dioda 2 | Dioda 3 | Dioda 4 | Dioda 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| EG [eV] (wykres) | 2,02 | 2,2 | 1,84 | 1,9 | 1,13 |
| EG [eV] (wzór) | 2,16 | 2,12 | 2 | 1,88 | 1,32 |
5.Współczynnik idealności
Współczynnik idealności liczymy ze wzoru:
$$n = \frac{q}{k_{b}T*a}$$
q = 1, 6 * 10−19C
$$k_{b} = 1,38*10^{- 23}\frac{J}{K}$$
Niepewność pomiarową liczymy z różniczki:
$$n = \frac{\partial f}{\partial a}*a$$
Przykład obliczeń dla diody 1:
a = 25, 4
T = 300K
$$n = \frac{1,6*10^{- 19}}{1,38*10^{- 23}*300*25,4} = 1,522$$
$$n = \frac{- q}{k_{b}T*a^{2}}*a = 0,08$$
n = 1, 522 ∓ 0, 08 ≈ 1, 6
| Dioda 1 | Dioda 2 | Dioda 3 | Dioda 4 | Dioda 5 | |
|---|---|---|---|---|---|
| n | 1,6 | 2 | 1,95 | 1,8 | 1,7 |
7.Wnioski
Niepewności pomiarowe:
| Prąd | Napięcie | |
|---|---|---|
| Klasa | ±0,15%±10dgt | ±0,03%±2dgt |
| Przykładowe wielkości wraz z błędami | 8,91±0,014mA | 2,11±0,016V |