Порядок виконання роботи. 1 Перевірити, чи правильно з’єднані електричні компоненти експериментальної

1 Перевірити, чи правильно з’єднані електричні компоненти експериментальної установки (див. рис. 9.1 та 9.2). Упевнитись, що початкова температура термостата не перевищує кімнатну.

2 За допомогою містка Уїтстона виміряти опір напівпровідника та металу. За допомогою термометра виміряти температуру, яка відповідає виміряним опорам. Занести визначені дані у таблицю 9.3 та 9.4.

Таблиця 9.3

Таблиця 9.4

3 Увімкнути електроплитку. Вимірювання, описані в п. 2, виконайте для значень температури, інтервал між якими дорівнює 10 градусам. Дослід потрібно припинити, тобто вимкнути електроплитку,коли температура буде перевищувати 80^оС.

4 Побудувати відповідно у таблицю 9.3 графік залежності опору металу від температури. Через експериментальні точки провести пряму. Пряму слід проводити так, щоб вона лежала якнайближче до експериментальних точок та щоб по обидва її боки кількість точок була приблизно однакова.

5 За допомогою побудованої прямої визначити середнє значення температурного коефіцієнта опору та середнє значення опору провідника при температурі 0 ^оС <R₀> (див. формулу (9.5)) за допомогою формул

,

. (9.13)

У цих формулах R₁, R₂, t₁, t₂ – відповідно опори та температура, що відповідають довільним двом точкам на побудованій прямій.

6 Знайти випадкову похибку температурного коефіцієнта опору за допомогою формули

. (9.14)

Оцінити похибку приладів за допомогою формули

. (9.15)

Знайти загальну похибку температурного коефіцієнта опору

. (9.16)

У формулах (9.14), (9.15) N – загальна кількість вимірювань; R₁, R₂, t₁, t₂ – відповідно опори та температура, що відповідають довільним двом точкам на побудованій прямій; ΔR, Δt – похибки приладу для вимірювання опору та температури. Середні значення опору та температури знаходять за допомогою стандартних формул

, . (9.17)

7 Побудувати відповідно до таблиці 9.4 графік залежності логарифма опору напівпровідника від оберненого значення абсолютної температури. Через експериментальні точки провести пряму. Пряму слід проводити так, щоб вона лежала якнайближче до експериментальних точок та щоб по обидва її боки кількість точок була приблизно однакова.

8 За допомогою побудованої прямої визначити середнє значення ширини забороненої зони за допомогою формули

. (9.18)

У цій формулі ln(R₁), ln(R₂), 1/T₁, 1/T₂ – відповідно логарифми опору та обернена абсолютна температура, що відповідають довільним двом точкам на побудованій прямій. Сталу Больцмана взяти такою, що дорівнює k=1,380658∙10^‑23 Дж/К. Далі ширину забороненої зони необхідно виразити в електрон-вольтах.

9 Знайти випадкову похибку ширини забороненої зони за допомогою формули

.(9.19)

Оцінити похибку приладів за допомогою формули

. (9.20)

Знайти загальну похибку ширини забороненої зони

. (9.21)

У формулах (9.19), (9.20) N – загальна кількість вимірювань; R₁, R₂, T₁, T₂ – відповідно опори та температура, що відповідають довільним двом точкам на побудованій прямій; ΔR, ΔT – похибки приладу для вимірювання опору та температури. Середні значення логарифма опору та оберненої температури знаходять за допомогою стандартних формул

, . (9.22)

10 За результатами роботи зробити висновки, в яких навести результати вимірювань температурного коефіцієнту опору металу ( ) та ширини забороненої зони напівпровідника ( ).

5 Контрольні питання

Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно вивчити:

– теоретичний матеріал із теми “Зонна теорія твердих тіл” за конспектом лекцій та підручниками [3, 5, 6];

– матеріал, що поданий вище, до цієї лабораторної роботи.

Для перевірки теоретичної підготовки до лабораторної роботи дати відповіді на такі питання:

1 Енергетичні зони в кристалах. Зона провідності, заборонена зона, валентна зона. Метали, напівпровідники, діелектрики з точки зору зонної теорії.

2 Напівпровідники. Власні, домішкові напівпровідники. Рух електронів та дірок. Власна провідність напівпровідників.

3 Домішкова провідність напівпровідників. Донорні рівні, акцепторні рівні.

4 Контакт електронного та діркового напівпровідників. Електричне поле p–n - переходу. Потенціальний бар’єр p‑n ‑ переходу. Вольт-амперна характеристика. Напів­провідниковий діод.

5 Транзистор. База, емітер, колектор. Транзисторний підсилювач напруги.

6 Внутрішній фотоефект. Сонячні батареї.

7 Пояснити температурну залежність власного напівпровідника. Записати вираз, що описує цю залежність. Пояснити високу чутливість напівпровідників до зміни температури.

8 Зобразити схему експериментальної установки та пояснити принцип її роботи.

Поиск по сайту: