Теория лабораторной работы. Количество носителей заряда в полупроводниках существенно зависит от вида
Количество носителей заряда в полупроводниках существенно зависит от вида полупроводника и его температуры. Зонные диаграммы полупроводников и типов приведены на рисунке 10, где - уровень Ферми, а) собственный полупроводник (уровень Ферми посередине запрещённой зоны), б) примесный донорный полупроводник, в) примесный акцепторный полупроводник, – ширина запрещённой энергетической зоны. В собственных полупроводниках концентрация собственных носителей (электронов и дырок) увеличивается с температурой экспоненциально: , где – постоянная величина, – постоянная Больцмана, – абсолютная температура.
Прологарифмировав это выражение, получим: Отсюда видно, что зависимость концентрации носителей от температуры описывается прямой в координатах . В примесных полупроводниках образование носителей происходит генерацией их как собственно атомами, так и с примесных центров, и поэтому зависимость от температуры носит сложный характер. В общем случае зависимость проводимости от температуры определяется концентрацией и типом примесных центров (акцепторов и доноров), а также типом полупроводника, т.е. шириной запрещённой зоны. Промышленное использование некоторых типов полупроводниковых приборов основано на зависимости их проводимости от температуры (термисторы). В качестве рабочего элемента выбираются полупроводники на основе специальных окислов. Вследствие этого температурная зависимость проводимости подобных полупроводников аналогична зависимости для собственных полупроводников и имеет вид: . (1) Определяя экспериментально зависимость от T можно определить ширину запрещённой зоны и температурный коэффициент сопротивления термистора. ИЗМЕРЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ Схема измерительной установки приведена на рисунке 11. С помощью обогревателя 1 повышается температура полупроводника 2, контроль температуры осуществляется термопарой 3. А. Статическая вольт-амперная характеристика снимается путём измерения зависимости тока от напряжения при постоянной температуре. Данные заносятся в таблицу 1. Сопротивление полупроводника определяется по графику , построенному по данным таблицы 1.
Таблица 1
В. Зависимость силы тока от температуры снимается в процессе медленного нагревания полупроводника. Данные заносятся в таблицу 2. Прологарифмировав выражение (1) получим: . (2)
Из (2) следует, что зависимость представляет собой прямую с наклоном равным , где – ширина запрещённой зоны в эВ, – постоянная Больцмана . По данным таблицы 2 построить график зависимости от обратной температуры . С. По результатам измерений и графику рассчитать ширину запрещённой зоны , коэффициент температурочувствительности: , температурный коэффициент сопротивления (TKR) равный: (3) Так как TKR зависит от температуры, то необходимо указать температуру, при которой коэффициент определён. Сравнить результат, полученный из (3) с вычислением по формуле: (4) Результаты записать в таблицу 3. Таблица 3
Проанализировать результаты, сделать вывод. Параметры терморезистора: ; . Контрольные вопросы 1. Объясните механизм проводимости в полупроводниках. 2. Как объясняется электрическое сопротивление полупроводников? 3. Как изменяется (увеличивается или уменьшается) с ростом температуры электрическое сопротивление: 4. - металлов, 5. - полупроводников, 6. - электролитов. 7. Что называется температурным коэффициентом сопротивления? От чего он зависит? Единица измерения? 8. Объясните, как определяются в работе значения сопротивлений при t=00 C. Литература 1. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3-х т. М.: Наука, 1982. Т.1. 2. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Механика. М.: Наука, 1979. 3. Майсова Н.Н. Практикум по курсу физики.- М.: Высш. школа, 1970. 4. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. школа, 1985. 5. Хайкин С.Э. Физические основы механики.- М.: Наука, 1971 6. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1985.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (481)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |