Дослідження залежності опору напівпровідників від температури

1. Підключити напівпровідниковий зразок до мосту або цифрового приладу і провести виміри опору у тій же послідовності, що і для металу.

Зауваження. Оскільки опір напівпровідника експоненціально змінюється з температурою (див. формулу (14)), то в процесі вимірювання необхідно прагнути до квазістатичного розігріву (охолодження).

2. Побудувати графік залежності , де температура визначена у градусах Кельвіна.

3. Із графіка визначити ширину забороненої зони досліджуваного напівпровідника , де кут нахилу експериментальної залежності опору від температури. Виразити значення ширини забороненої зони в електронвольтах ( еВ = Дж). За довідником визначити, який матеріал досліджувався.

4. Використовуючи співвідношення (12) та (13), розрахувати значення ефективної щільності станів у зоні провідності та у валентній зоні, а також концентрації носіїв заряду у напівпровіднику. Розрахунки провести для трьох значень температур 300 К, 350 К, 400 К.

5. Для тих самих значень температури визначити питому електропровідність напівпровідника , розміри зразка ( довжина, площа поперечного перерізу) є у додатку до установки.

6. За формулою (3) розрахувати величину рухливості носіїв заряду у напівпровіднику.

7. Результати розрахунків за пунктами 3-6 подати у вигляді таблиці

Параметри напівпровідника	, К
Ширина забороненої зони , еВ
Ефективна щільність станів , м-3
Концентрація носіїв заряду , м-3
Питома електропровідність , Ом-1м-1
Рухливість носіїв заряду

Зауваження. При розрахунках ефективні маси електронів і дірок вважати рівними масі вільного електрону кг.

8. Визначити похибку вимірів.

Контрольні запитання і завдання

1. Якісно поясніть утворення дозволених і заборонених зон енергії у твердих тілах.

2. Порівняйте особливості зонної структури металів, напівпровідників та діелектриків.

3. Назвіть основні твердження теорії Друде.

4. Що являє собою час релаксації у теорії Друде ?

5. Виведіть закон Ома в диференціальній формі у межах теорії Друде.

6. Доведіть, що у власному напівпровіднику рівень Фермі лежить посередині зони провідності.

7. Чому у власних напівпровідниках електрони провідності підпорядковані класичній статистиці ?

8. Що являє собою ефективна маса електронів (дірок) ?

9. Поясніть відмінність температурної залежності провідності металів і напівпровідників.

Література

Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела: В 2 т. – М., 1979. – Т.1.

Епифанов Г.И. Физика твердого тела. – М., 1979.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2 т. – М., 1984. – Т.1.

Калашников С.Г. Електрика. – К., 1964.

Сивухин Д.В. Общий курс физики: В 5 т. – М.,1979. – Т.3,“Электричество”.