201 01, Laboratoriu z fizyki


Nr ćwicz.

201

Data:

13.04

1994

Marcin Błoński

Wydział

Elektryczny

Semestr

IV

Grupa T3

nr lab. 6

prowadzący mgr Marek Wróblewski

Przygotowanie:

Wykonanie:

Ocena ostat. :

Temat : Wyznaczanie zależności przewodnictwa od temperatury dla półprzewodników i przewodników .

Wstęp teoretyczny

Prawo Ohma stwierdza , że :

0x01 graphic
,

gdzie j - gęstość prądu ,

E - natężenie pola elektrycznego ,

- przewodnictwo elektryczne .

Przewodnictwo elektryczne określone jest wzorem :

0x01 graphic

n , p - koncentracje nośników ,

n , p - ruchliwość nośników .

Ponieważ koncentracja i ruchliwość zależą od temperatury i rodzaju materiału , więc przewodnictwo elektryczne także zależy od tych czynników .

O zależności temperaturowej przewodnictwa w metalach decyduje tylko zmniejszanie się ruchliwości wraz ze wzrostem temperatury ( koncentracja nośników - elektronów - jest bardzo duża i nie zależy od temperatury ) . Zależność temperaturową wyraża się poprzez opór (R1/ ) :

0x01 graphic
,

R0 - opór w temperaturze T0 ,

- średni współczynnik temperaturowy .

W półprzewodnikach decydujący wpływ na przewodnictwo ma koncentracja nośników. W przypadku półprzewodników samoistnych koncentracja elektronów i dziur jest taka sama i wynosi :

0x01 graphic
,

Eg - szerokość pasma zabronionego .

Natomiast w półprzewodnikach domieszkowych koncentracje określone są poprzez poziomy energetyczne (zależnie od typu półprzewodnika ) Ed - donorowy , Ea - akceptorowy , oraz poprzez temperaturę :

0x01 graphic
.

Uwzględniając powyższe równania otrzymujemy wzór na temperaturową zależność przewodnictwa dla półprzewodników :

0x01 graphic
,

Edom jest jedną z wielkości Ed lub Ea zależnie od typu półprzewodnika .

W odpowiednio niskich temperaturach można zaniedbać w powyższym wzorze pierwszy składnik , natomiast w wysokich temperaturach ( po nasyceniu poziomów domieszkowych ) można zaniedbać składnik drugi . Odpowiednio dla tych dwóch przypadków wzór przyjmie postać :

0x01 graphic
.

Logarytmując jeden z powyższych wzorów otrzymamy zależność :

` 0x01 graphic

Z wykresu tej zależności wygodnie jest odczytać zależność przewodnictwa od temperatury :

0x01 graphic

Zasada pomiaru

Pomiarów oporu półprzewodnika i przewodnika dokonuje się w różnych temperaturach . Badane materiały umieszczone są w ultratermostacie , a ich opory mierzy się przy pomocy mostka Wheatstone'a .

Pomiary

Przybliżone wartości oporów :

Rprz =

Rpół =

Lp

Temperatura

[K]

Opór przewodnika

[]

Temperatura

[K]

Opór półprzewodnika

[]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Analiza pomiarów

Błąd pomiaru rezystancji mostkiem Wheatstone'a : R=0.1

Błąd pomiaru temperatury : T=0.5C

Lp

T

[C]

1/T

[1/C]

2(D1/T)

[1/C]

R

[]

ln(1/R)

2(Dln(1/R))

10-3

1

20

0.05

0.0025

1310

-7.178

0.15

2

25

0.04

0.0016

1041.1

-6.948

0.19

3

31

0.0323

0.0011

810.3

-6.697

0.25

4

36

0.0278

0.00077

651.2

-6.479

0.31

5

40.5

0.0247

0.00061

534

-6.28

0.37

6

44

0.0227

0.00052

460

-6.131

0.43

7

48

0.0208

0.00044

396.2

-5.982

0.5

8

55.5

0.0180

0.00033

297

-5.694

0.67

9

60

0.0167

0.00029

250.2

-5.522

0.8

10

66.5

0.0150

0.00023

195

-5.273

1.03

11

70

0.0143

0.00021

171.6

-5.145

1.17

12

75.5

0.0132

0.00018

141.1

-4.949

1.42

13

80

0.0125

0.00016

119.2

-4.781

1.68

14

85.5

0.0117

0.00014

100.8

-4.613

1.98

15

91

0.011

0.00013

84.8

-4.44

2.36

Współczynnik nachylenia prostej ln(1/R)=f(1/T) obliczony metodą regresji wynosi :

a= -71.4027

a= -7.8105 .

Poziom domieszkowy będzie zatem równy :

0x01 graphic

Błąd wyznaczenia poziomu domieszkowego :

0x01 graphic

Wynik:

E=(0.01230.0014)eV



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
01, Cwiczenie 01 g, Laboratorium z fizyki
Wyznaczanie momentu bezwladnosci, Cwiczenie 01 g, Laboratorium z fizyki
201-07, Laboratoriu z fizyki
InstrukcjeĆw.2009 2010, Cw.1.E-01. Badanie właściwości elektrycznych kondensatora płaskiego, Laborat
InstrukcjeĆw.2009 2010, Cw.3.M-01,M-02.Równia pochyła.Wahadło, Laboratorium Fizyki; ćwiczenie Nr 1
201 01, Politechnika Poznańska, Mechatronika, Semestr 01, Fizyka - laboratoria
Fizyka II s. Elektrostatyka 2, mechanika, BIEM- POMOCE, laborki z fizy, moje, laboratorium z fizyki,
Laboratorium fizyki CMF PŁ gut, Elektrotechnika PŁ, Inżynierskie, I st, 1 semestr, Fizyka, Laborator
Prezentacja II Laboratorium Fizyki BHP 2008 9
01, laboratorium fizyczne, Laboratorium semestr 2 RÓŻNE
LABORATORIUM FIZYKI1
Sprawozdanie z laboratorium z fizyki
LABORATORIUM FIZYKI6
PRAWO?RNULLIEGO Sprawozdanie z laboratorium z fizyki
LABORATORIUM FIZYKI cw1, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 50-Charakterystyka licznika Geigera

więcej podobnych podstron