Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Кафедра фізики
Лабораторна робота № 30 з фізики
Визначення ширини забороненої зони напівпровідників за температурним ходом провідності
|
Виконав: |
|
|
Студент групи КН-214 |
|
|
Проців Р.І. |
|
Львів 2004
Мета роботи
Визначити ширину забороненої зони напівпровідників за температурному ходу провідності.
Теоретичний вступ
Напівпровідники – речовини, провідність яких має значення, проміжне між провідністю металів і діелектриків.
Для всіх металів з ростом температури опір зростає по лінійному закону:
(1)
де - опір при температурі ;
- опір металу при ;
- температурний коефіцієнт опору металів.
Для напівпровідників з ростом температури опір зменшується:
(2)
де - деякі сталі величини в заданому інтервалі температур, характерні для кожної напівпровідникової речовини.
Власним називається напівпровідник, який не містить домішок та інших порушень періодичного поля кристалічної решітки. Для власного напівпровідника при будь-якій температурі справедлива рівність . Вирази для концентрації електронів у зоні провідності та дірок у валентній зоні у випадку власного напівпровідника запишуться у вигляді
(3)
де - ефективне число енергетичних станів у зоні провідності та валентній зоні;
- ширина забороненої зони;
- абсолютна температура зразка;
- стала Больцмана.
Провідність металів задається формулою
У власному напівпровіднику провідність обумовлена як електронами в зоні провідності так і дірками у валентній зоні
(4)
Враховуючи (3) перепишемо (4) у вигляді
(5)
Температурною залежністю співмножників можна знехтувати, отже матимемо
(6)
Формула (6) виражає залежність провідності напівпровідника від температури. Введена величина чисельно дорівнює провідності напівпровідника при .
Про логарифмуємо вираз (6)
(7)
Ввівши позначення , перепишемо (7) у такій формі:
(8)
Формула (8) є рівнянням прямої лінії в координатах
Сталий множник в рівнянні (6) задає нахил прямої відносно осей координат: , звідки .
Для визначення виберемо по графіку дві довільні точки А і В і проведемо через них прямі, паралельні осям. Із прямокутного трикутника АКВ отримаємо
(9)
Остаточний вираз для визначення ширини забороненої зони
(10)
Хід роботи
|
0 |
0.5 |
1 |
1.5 |
2 |
2.5 |
3 |
3.5 |
4 |
4.3 |
|
|
20 |
28 |
34 |
40 |
48 |
54 |
64 |
69 |
76 |
82 |
|
|
293 |
301 |
307 |
313 |
321 |
327 |
335 |
342 |
349 |
355 |
|
|
3.41 |
3.32 |
3.26 |
3.19 |
3.11 |
3.05 |
2.98 |
2.92 |
2.86 |
2.82 |
|
|
685 |
651 |
625 |
600 |
568 |
546 |
519 |
494 |
469 |
450 |
|
|
20.55 |
19.53 |
18.75 |
18.00 |
17.04 |
16.38 |
15.57 |
14.82 |
14.07 |
13.50 |
|
|
16.838 |
16.787 |
16.746 |
16.705 |
16.651 |
16.608 |
16.560 |
16.511 |
16.459 |
16.418 |
Висновок
На лабораторній роботі я визначив ширину забороненої зони напівпровідників за температурним ходом провідності.
3.41
3.32
3.26
3.19
3.11
3.05
2.98
2.92
2.86
2.82
B
A
16.838
16.787
16.746
16.705
16.651
16.608
16.560
16.511
16.459
16.418