Физика \ Физика

Физика: Методические указания к лабораторным работам (Эффект Холла в полупроводниках . Измерение температуры нагретых тел с помощью радиационного пирометра. Изучение работы оптического квантового генератора (лазера). Исследование люминесценции кристаллофосфоров), страница 24

13.  По результатам измерений для образцов – металлов постройте графики зависимостей их сопротивления от температуры.

Пользуясь графиками, определите:

– сопротивление R0Сu медного (Cu) и R0М манганинового образцов при температуре 0°С;

– средние значения температурных коэффициентов сопротивления aСu СР и aМ СР для меди и манганина (согласно формуле (9) этот коэффициент можно найти как тангенс угла наклона графика зависимости R(T) для соответствующего металла).

Таблица 4

Значения ширины запрещённой зоны некоторых материалов

Материал

C (алмаз)

GaP

GaAs

Si

Ge

InAs

CuO:CoO:MnO

InSb

Sn (серое олово)

Ширина

запрещенной

зоны

Еg, эВ

5,2

2,24

1,45

1,10

0,65

0,35

0,27

0,17

0,08

14.  По данным таблицы 3 для полупроводникового образца постройте прямую – график зависимости lnот , который должен соответствовать участку «в – г» на рис. 2. При помощи графика найдите среднее значение ширины запрещенной зоны Еg СР полупроводника (её значение численно равно тангенсу угла наклона этой прямой к оси абсцисс).

Пользуясь таблицей 4, определите, из какого материала изготовлен исследуемый образец.

15.  Рассчитайте ошибки измерений aCu и aM. В данной работе измерения этих величин – косвенные, следовательно, расчёт погрешностей каждый раз проводится по следующей формуле:

Da = DR + DR0 + Dt =  +  + .     (24)

Здесь DR = DR0 (на такую величину отличаются от среднего значения данные измерений сопротивления при нагреве и охлаждении); t = 30 °С, Dt = 0,1 °С (приборная погрешность).

16.  Рассчитайте ошибку измерения ширины запрещенной зоны полупроводника по следующей формуле:

DЕg = DR1 + DR2 + DT1 + DT2 =

=  +

+ .

Здесь DR1 = DR2 (на эту величину отличаются от среднего значения данные измерений сопротивления образца при температурах Т1 = +30 °С и Т2 = +120 °С соответственно); DТ1 = DТ2 = 0,1 °С (приборная погрешность).

17.  Результаты измерений представьте в виде:

Медь: R0Cu = …… Ом,      DR/R0Cu = ……, aCu = aCu СР ± DaCu

Манганин: R0M = …… Ом,       DR/R0M = ……, aM = aM СР ± DaM

Полупроводник:        Еg = Еg СР ± DЕg эВ.

Контрольные вопросы

1.  В чём заключаются основные достоинства и недостатки классической теории электропроводности?

2.  Что называется подвижностью носителей заряда? Как она зависит от температуры для металлов и как – для полупроводников?

3.  Что называется собственной и примесной проводимостью полупроводников? При ответе используйте зонную схему.

4.  Какие примеси называются донорными и какие – акцепторными? Поясните: атомы каких элементов нужно ввести в германий с тем, чтобы получить полупроводники p- и n-типа.

5.  Объясните, почему электропроводность полупроводников зависит от температуры. Какие участки на зависимости удельной электропроводности от температуры можно выделить, и чем обусловлено их наличие?

6.  Как, пользуясь графиком зависимости удельной электропроводности примесного полупроводника от температуры, можно определить ширину его запрещенной зоны и глубину залегания примесных уровней энергии? Ответ поясните соответствующими формулами.

Список литературы

1.  Физика твёрдого тела: Учебное пособие для технических университетов / И.К.Верещагин, С.М. Кокин, В.А. Никитенко, В.А. Селезнёв, Е.А. Серов; Под ред. И.К. Верещагина. – М.: Высшая школа, 2001. – 237 с.

2.  Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учеб. пособие для втузов. – М.: Высш. школа, 2002. – 718 с.

3.  Никитенко В.А., Кокин С.М. Физика. Часть III. Конспект лекций. – М.: МИИТ, 2007. – 196 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Работа 47

Эффект Холла в полупроводниках  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .

  .  .3

Работа 50

Измерение температуры нагретых тел с помощью радиационного пирометра .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .

.  .12

Работа 52

Изучение работы оптического квантового генератора (лазера). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.  .19

Работа 55

Исследование люминесценции кристаллофосфоров

.  .29

Работа 55к

Исследование люминесценции кристаллофосфоров

.  .43

Работа 147

Определение концентрации и подвижности носителей тока в полупроводниках методом эффекта Холла  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .

.  .60

Работа 150

Изучение зависимости излучения абсолютно чёрного тела от температуры.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .

.  .66

Работа 151

Изучение температурной зависимости электропроводности металлов и полупроводников.  .  .  .  .  .  .  .

.  .72

Учебно-методическое издание

Кокин Сергей Михайлович,

Мухин Сергей Васильевич,

Никитенко Владимир Александрович,

Селезнёв Владимир Александрович,

Серов Евгений Александрович

ФИЗИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

47, 50, 51, 52, 55, 55к, 147, 150

под редакцией проф. С.М. Кокина, проф. В.А. Никитенко

Подписано в печать

Усл.-печ. л. – 6,0

Формат 60х84/16.

Заказ –

Изд. № 247-об

Тираж 200 экз.

127994, Москва, А-55, ул. Образцова, 15. Типография МИИТа


*В СИ удельная электропроводность измеряется в сименсах на метр; 1 См = 1 Ом-1.

Скачать файл