Лабораторная по физике. Запрещенная зона. Лабораторная работа по курсу общей физики измерение ширины запрещённой зоны полупроводника

• Название: Лабораторная работа по курсу общей физики измерение ширины запрещённой зоны полупроводника
• Анкор: Лабораторная по физике. Запрещенная зона
• Дата: 29.04.2022
• Размер: 115.5 Kb.
• Имя файла: Zapreschyonnaya_zona.doc
• Тип: Лабораторная работа; #503857

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу общей физики
измерение ширины запрещённой зоны полупроводника

Преподаватель Орловская А. В._________ «_____»____________2008 г

Выполнили студенты гр. 346 __________ Сивун Д.О. __________ Юрьев С.А. «_____»______________2008 г

Томск 2008

Введение

Целью данной работы является определение ширины запрещённой зоны полупроводника, исследуя температурную зависимость обратного тока стандартного диода изготовленного из этого полупроводника.

1. описание эксперементальной установки

Экспериментальная установка состоит из воздушного термостата (металлическая полость), электроплитки и электрической схемы, изображённой на рисунке 1.1, включающей исследуемый диод (V5) и термосопротивление (R4) для измерения температуры.


Рисунок 1.1 – Схема экспериментальной установки.

методика измерений и обработки результатов

Установим диод и термосопротивление на одном уровне так, чтобы диод и термосопротивление оказались в середине металлической полости, закроем крышку термостата. Включим установку. При этом на исследуемый диод подаётся напряжение, равное 2,5 В, ток через диод должен составлять 2 мкА.

С помощью потенциометра R2 установим такой ток, чтобы потенциалы точек А и В были равны. При U_А=U_В ток через Р2 равен нулю. (При измерении температуры сопротивление R4 изменяется, нарушается равновесие плеч моста и через P2 будет течь ток, пропорциональный изменению температуры). Температуру определим по формуле 3.1.

Включим электроплитку. Измерение тока через образец будем производить через каждые 5С. Наиболее сильное изменение тока будет при Т>40С. Измерения будем производить пока один из приборов не зашкалит (Т60С).

Результаты измерений занесём в таблицу 4.1.

По результатам измерений построим зависимость ln(J_ОБР)=f(1/T) и вычислим Е (эВ) по формуле 3.2.

2. основные расчётные формулы

(2.1)

Где Е – ширина запрещённой зоны;

a – угловой коэффициент;

k – постоянная Больцмана (1,38*10^-23 Дж/К);

(2.2)

где: – температурный коэффициент сопротивления;

Е – ширина запрещённой зоны;

T – температура(50º С);

(2.3)

Где – абсолютная погрешность E;

(2.4)

где: – абсолютная погрешность ;

(2.5)

Где – абсолютная погрешность ;

- ток через Р2, мкА;

- нормирующее значение прибора;

- класс точности;

(2.6)

где: – абсолютная погрешность ;

3. результаты работы и их анализ

Результаты эксперимента и расчётов приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Результаты эксперимента и расчётов.

№	J, мкА	Т0, С	Т, К	1/Т, 10-3К-1	JОБР, мкА	ln JОБР
1	9	34,9	307,9	3,25	2,9	-12,75
2	13	39,3	312,3	3,2	5	-12,21
3	17	43,7	316,7	3,16	7,5	-11,8
4	21	48,1	321,1	3,11	11	-11,42
5	25	52,5	325,5	3,07	16	-11,04
6	29	56,9	329,9	3,03	22	-10,72
7	33	61,3	334,3	2,99	30,5	-10,4
8	37	65,7	338,7	2,95	39,5	-10,14
9	41	70,1	343,1	2,91	49	-9,92

П о данным таблицы 3.1 построим график зависимость ln(J_ОБР)=f(1/T) - Рисунок 3.1


Рисунок 3.1 - график зависимости ln(J_ОБР)=f(1/T).
Вычислим Е (эВ) по формуле 2.1.

Е=0,732 (эВ)
Вычислим по формуле 2.2.



А также погрешности Е по формуле 2.3 и по формуле 2.4.

<sub>0,022 (эВ)

0,001</sub>
Погрешности и приведены в таблице 3.2
Таблица 3.2 - Погрешности и .

0,26	0,0006
0,15	0,0005
0,1	0,0004
0,07	0,0003
0,04	0,0002
0,03	0,0002
0,02	0,0002
0,02	0,0002
0,01	0,0001

заключение

В ходе данной работы мы определили ширину запрещённой зоны полупроводника, исследуя температурную зависимость обратного тока стандартного диода изготовленного из этого полупроводника.

Е=0,732±0,022 (эВ)