Определение ширины запрещённой зоны полупроводника

 

Расчёт и построение аппроксимирующей прямой:

 

t, 0C
lnRПП	5,59	5,32	4,70	4,14	3,60
1/T, K-1	3,47x10-3	3,41x10-3	3,19x10-3	3,00x10-3	2,83x10-3

 

Коэффициент наклона аппроксимирующей прямой:

 

К;

Ширина запрещённой зоны в Джоулях:

 

Дж.

 

Ширина запрещённой зоны в электрон-вольтах:

 

,

где е=1,6 10-19 Кл – заряд электрона.

 

 

3.7. Снятие основной кривой намагничивания ферромагнетика и определение магнитной проницаемости

 

Параметры сердечника: l = 50 мм; S = 24 мм².

Параметры катушек: w₁ – 100; w₂ = 300.

Параметры интегратора: R_вх = 5,6 кОм; С = 0,22 мкФ.

Расчётные формулы:

;

.

 

Таблица опытных и расчётных значений

 

I, мА	Uвых В	Н, А/м	В, Тл	mr	Нср, А/м
	0,45		0,0384
	0,95		0,0811
	1,45		0,124
	1,85		0,158
	2,15		0,184
	2,65		0,226
	2,85		0,243
	3,12		0,266
	3,25		0,278
	3,35		0,286

 

 

Графики зависимостей В(Н) и m_r(Н)

 

 

 

 

3.8. Снятие петли гистерезиса, определение точки Кюри и намагниченности насыщения

Параметры сердечника: l = 41 мм; S = 13,5 мм².

Параметры катушек: w₁ = 250; w₂ = 250.

Параметры интегратора: R_вх = 5,6 кОм; С = 0,22 мкФ.

Амплитуда намагничивающего тока:I₁ = 11 мА

Напряжённость магнитного поля:

Расчётная формула для определения амплитуды магнитной индукции :

.

 

Таблица опытных и расчётных данных:

 

t0C
Uмакс, мВ
ВS, Тл	0,289	0,261	0,236	0,212	0,169	0,062	0,009
T0К

 

Изменение петли гистерезиса от температуры

 

График зависимости магнитной индукции насыщения от абсолютной температуры

 

Определение магнитная индукция насыщения при Т = 0₀К путём экстраполяции

 

Тл,

где B_S1 и ВS2 найдены из графика.

 

Намагниченность насыщения при Т = 0₀К

 

.

 

3.9. Поляризационная характеристика сегнетоэлектрика и её зависимость от температуры

Заданные параметры

Ёмкость линейного конденсатора: С₁= 1 мкФ.

Поверхность пластин нелинейного конденсатора: S = 300 мм².

Толщина диэлектрика нелинейного конденсатора: d = 10 мкм.

Расчётные формулы:

, .

Экспериментальные и расчётные данные

 

U0, B	U1, В	E, B/м	P, Кл/м2	e=DP/(e0DE)	Eср, B/м
					250 x103
	3,95	0,5 x106	0,0132
	750 x103
	6,2	1 x106	0,0200
	1500 x103
	8,3	2 x106	0,028
	2500 x103
	9,5	3 x103	0,032
	3500 x103
	10,4	4 x106	0,035
	4500 x103
	11,0	5 x106	0,037
	5500 x103
	11,7	6 x106	0,039

 

Экспериментальные и расчётные графики

3.10. Изучение эффекта Холла в полупроводниках

Параметры установки:

w = 1200; d = 1,7 мм; d = 0,1 мм..

Опытные и расчётные данные:

I_датч.= 4,7 мА

 

I, мА	U1, мВ	U2, мВ	U, мВ	В, мТл
	25,3 47,8 75,2 103,3	-9,5 -29,5 -55 -86,3 -116 -146 -170 -195 -221 -243	17,4 38,7 94,8	17,7 35,5 53,2 70,9 88,7

 

 

 

Коэффициент наклона

прямой U(B):

 

B/Тл.

 

Постоянная Холла:

 

 

Концентрация носителей заряда:

 

 

 

3.11. Определение удельного заряда электрона методом магнетрона

 

Параметры магнетрона

 

Число витков катушки: w = 2800

Высота катушки (внешнего магнитопровода): l = 36 мм,

Радиус цилиндрического анода: r = 5 мм

 

Таблица опытных данных

 

Iк, мА
Iа, мА	1,82	1,80	1,.77	1,71	1,55	1,34	1,21	1,14	1,11

 

График зависимости анодного тока от тока в катушке

Из графика критическое значение тока I_кр = 0,142 А.

Напряжение между анодом и катодом, измеренное при критическом токе: U = 25 В.

 

Расчёт удельного заряда электрона

; .

 

3.12. Измерение заряда и определение ёмкости конденсатора

 

Градуировка интегратора при С_х = 0.22 мкФ

 

 

Определение ёмкости двух последовательно соединённых конденсаторов 1 и 0,47 мкФ

 

 

По формуле для двух последовательно соединённых конденсаторов имеем

 

.

 

Расхождение результатов (относительная погрешность) составляет

 

Вывод:

 

Такую погрешность и следовало ожидать, так как номинальные ёмкости конденсаторов указываются в лучшем случае с точностью до +5%, а чаще всего с точностью до +10%.

 

3.13. Определение параметров индуктивно связанных катушек

 

Активные сопротивления катушек, измеренные омметром:

R₁ = 21,2 Ом; R₂ = 21,2 Ом.