Temat:

Badanie zależności temperaturowej przewodnictwa elektrycznego półprzewodników

Przebieg ćwiczenia:

Niniejsze ćwiczenie polegało na zagotowaniu wody, po czym dokonano pomiaru rezystancji półprzewodnika. Następnie wraz ze stygnięciem wody rejestrowaliśmy zmiany rezystancji oraz generowanego przez termoparę napięcia. Poszczególne wartości temperatury uzyskujemy poprzez przekształcenie wzoru:

U = 0,0395t - 1,01 ⇒ t =

Opracowanie wyników pomiarowych

R	U	t	T	LN R	1/T
[Ω]	[mV]	[^oC]	[K]	[Ω]	[1/K]
464	2,58	91	365	6,14	0,00274
529	2,38	86	360	6,27	0,00278
614	2,18	81	355	6,42	0,00282
721	1,98	76	350	6,58	0,00286
856	1,78	71	345	6,76	0,00289
1013	1,58	66	340	6,92	0,00295
1199	1,38	61	335	7,09	0,00299
1439	1,18	56	330	7,28	0,00303
1734	0,98	51	325	7,46	0,00308
2105	0,78	46	320	7,66	0,00313
2580	0,58	41	315	7,86	0,00318
3141	0,38	36	310	8,06	0,00323

Wyznaczenie współczynników prostej aproksymującej lnR = f(1/T)

0,0357

84,464

0,252

0,00127

0,00010618

598,897

Wyznaczamy współczynniki kierunkowe prostej aproksymującej a i b.

3968,347 [ΩK]

-4,751 [Ω]

Obliczamy średnie błędy kwadratowe wyznaczonych parametrów a i b metodą najmniejszych kwadratów.

14,253 [ΩK]

0,043 [Ω]

Zapis wyników końcowych:

a = ( 3968,35 ± 14,26 ) [ΩK]

b = ( -4,76 ± 0,05 ) [Ω]

prosta aproksymująca ma postać: y = 3968,35x-4,76

Wyznaczenie wartości i niepewności energii aktywacji półprzewodnika

ln R = f(1/T)

k_B = 8,617 ·10^-5 [eV K^-1] -stała Boltzmana

ΔE = 2k_B ⋅ a

ΔE = 6,839⋅10^-1 [eV]

δΔE = 2k_B ⋅ S_a

δΔE = 2,456⋅10^-3

ΔE = (683,9 ± 2,46) ⋅ 10^-3 [eV]

Wnioski

Zależność rezystancji półprzewodnika w funkcji temperatury jest zależnością nieliniową natomiast wykres przedstawiający zależność lnR = f(1/T) jest zbliżony do prostej.

Wiatrak użyty przez nas w trakcie przeprowadzania pomiarów do schładzania cieczy nie spowodował zafałszowania wyników pomiarów no co wskazują niewielkie wartości średnich błędów kwadratowych.

---