При помещении проводника во внешнее электронное поле движение электронов как в зоне проводимости, так и в валентной зоне, приобретает направленный характер, и возникает электрический ток. Концентрация электронов в валентной зоне очень велика, их взаимодействием между собой пренебрегать нельзя, и рассмотрение движения валентных электронов представляет собой сложную квантово-механическую задачу. С этой точки зрения более удобно изучать перемещение вакантных состояний, концентрация которых в валентной зоне гораздо меньше подвижности электрона проводимости, поскольку валентные электроны могут перемещаться только при наличии вакансий у соседних атомов. По этой причине валентный электрон сильно отличается от электрона проводимости и должен рассматриваться как частица с другой эффективной массой. Таким образом, целесообразно ввести в рассмотрение фиктивную частицу – дырку, имеющую положительный заряд и большую массу, чем электрона проводимости. Следовательно, собственную проводимость полупроводника, не имеющего примесей, можно рассматривать как электронно-дырочную. Зависимость электропроводности полупроводника от температуры имеет следующий вид
,
(8.6)
где 
- некоторая постоянная,
- абсолютная
температура,
- ширина запрещенной
зоны (энергия ионизации),
- постоянная Больцмана.
Согласно выражению (8.6), электропроводность полупроводника увеличивается с ростом температуры, что является следствием увеличения концентрации свободных носителей заряда (электроны проводимости и дырок) при нагревании проводника.
Из формулы (8.6) следует, что в
логарифмической шкале зависимость 
является линейной:
,
что используется для экспериментального определения
ширины запрещенной зоны полупроводников 
.
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.
1. Проверить правильность сборки установки (рис. 8.1).
2. Подготовить приборы к работе. Для этого переключатель, расположенный на лицевой панели прибора В7-35 слева, поставить в положение “---” (постоянный
ток), а расположенный справа – в положение “кОм-МОм” (режим омметра).
 |
3. Включить приборы в сеть. ВНИМАНИЕ!!! Печь питается от сети с напряжением 42 В.
4. Измерить сопротивление металла 
и полупроводника 
при
комнатной температуре. Показания приборов занести в таблицу 8.1.
|
№ п/п |
0С |
К |
К-1 |
Ом |
Ом |
см |
|
5. Контролируя температуру с помощью термопары,
измерить сопротивление образцов и через каждые 5 0С в интервале
температур 20-100 0С, полученные данные занести в таблицу 8.1.
6. Выключить печь, произвести измерение
сопротивлений и при
охлаждении образцов до комнатной температуры и результаты также занести в
таблицу 8.1.
7. Построить график зависимости 
и убедиться в его линейности, продолжив
прямую до пересечения с осью ординат, определить 
сопротивление
металла 
при 0 0С и рассчитать
коэффициент сопротивления металла по формуле
,
где - сопротивление металла
при некоторой температуре 
.
8. С помощью формулы
рассчитать проводимость полупроводника и занести в
таблицу значения 
и 
при
различных температурах.
9. Построить график зависимости = 
и
убедиться в его линейности. Определить тангенс угла наклона графика к оси 
.
10. Вычислить энергию ионизации (ширину запрещенной зоны) полупроводника по формуле
,
где 
- постоянная Больцмана.
Учитывая соотношение 1 эВ =1,6·10-19 Дж, выразить энергию ионизации в электрон – вольтах и сравнить ее с характерными значениями энергии ионизации полупроводников.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Основы зонной теории твердых тел.
2. Электропроводность металлов. Зависимость сопротивления металлов от температуры.
3. Собственная проводимость полупроводников и ее зависимость от температуры (температурная зависимость).
Лабораторная работа № 8.
ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.
Лабораторная работа № 8.
ЗАВИСИМОСТЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
,
,