TT 20, POLITECHNIKA RZESZOWSKA BUDOWNICTWO, II SEMESTR, FIZYKA, SPRAWOZDANIA, Sprawka z innych lat zachomikowane, ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]Do wglądu nie drukować!!!
Do wglądu nie drukować!!!
I TD 7.11.2006
Laboratorium z fizyki
Ćw. nr : 20
Wyznaczanie energii aktywacji przewodnictwa
materiałów półprzewodnikowych.
Do wglądu nie drukować!!!
1
Do wglądu nie drukować!!!
Tomasz Wojnar
L 5
1. Wstęp teoretyczny:
Przewodnictwo elektryczne zależy od koncentracji nośników ładunku n i ich ruchliwości
zgodnie ze wzorem:
e
Według statystyki Fermiego – Diraca w półprzewodnikach samoistnych koncentracja
nośników prądu elektrycznego jest funkcją temperatury:
n
2
0
n
e
kT
gdzie :
- energia aktywacji nośników prądu (szerokość pasma wzbronionego)
k - stała Boltzmana
T - temperatura
Ponieważ ruchliwość bardzo zależy od temperatury, można przyjąć, że:
e
e
2
kT
0
lub
e
2
kT
0
Zgodnie z prawem Ohma:
I=E
Natężenie prądu elektrycznego wykazuje taką samą zależność od temperatury jak
przewodnictwo elektryczne:
I= I
0
kT
Po zlogarytmowaniu tego wyrażenia otrzymujemy :
lnI =
kT
+ lnI
0
Do wglądu nie drukować!!!
2
n
e
2
2
Do wglądu nie drukować!!!
Czyli liniową zależność ln I od
T
1
Do wglądu nie drukować!!!
3
Do wglądu nie drukować!!!
2. Wykonanie ćwiczenia:
- Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii aktywacji przewodnika
półprzewodnikowego.
- Schemat układu pomiarowego
Gdzie :
V – woltomierz
µA – mikro amperomierz
T – termistor
- Opis wykonania pomiarów:
Badany element został umieszczony w podgrzewanej wannie. Przy ustalonym napięciu
zasilania tj. 5 V odczytujemy wartości wskazane przez amperomierz i woltomierz oraz
odczytujemy temperaturę wewnątrz wanny z termistorem. Wanne podgrzewamy i
powtarzamy czynności odczytywanie wartości prądu oraz temperatury. Natomiast
napięcie ma pozostać na stałej wartości 5 V.
- Lista wykorzystanych przyrządów:
Woltomierz
Amperomierz
Zasilacz laboratoryjny
Wanna z termometrem
Do wglądu nie drukować!!!
4
Do wglądu nie drukować!!!
3. Tabela z wynikami pomiarów :
U
T
1/T
I
In I
[V]
[K]
[1/K *10
-3
]
[mA]
5
289
3,46
0,7
-7,26
5
298
1
-6,91
3,356
5
303
3,3
1,2
-6,73
5
308
1,4
-6,57
3,247
5
313
1,7
-6,38
3,195
5
318
3,145
2
-6,21
5
323
3,096
2,3
-6,07
5
328
3,049
2,7
-5,91
5
333
3,2
-5,74
3,003
5
338
2,959
3,8
-5,57
5
343
2,915
4,5
-5,40
5
348
5,3
2,874
-5,24
5
353
2,833
6,4
-5,05
5
358
7,5
-4,89
2,793
4. Obliczenia:
-
Obliczenia szukanych wartości:
Dla ułatwienia obliczeń posłużę się arkuszem kalkulacyjnym, a zapisze jedynie wzory,
którymi się posługiwałem podczas obliczeń.
Obliczanie
T
1
- wynik zapisujemy * 10
-3
Logarytmowanie pomierzonego prądu.
Wyznaczenia współczynnika kierunkowego prostej lnI = a
T
1
+ b za pomocą metody
najmniejszych kwadratów. Będziemy obliczać 2 proste.
1 dla pierwszych 7 pomiarów
2 dla kolejnych 7 pomiarów.
Obliczanie współczynników prostej:
Do wglądu nie drukować!!!
5
[ Pobierz całość w formacie PDF ]