Контрольні питання

1. Що таке поляризація?

2. Які виду поляризації спостерігаються в діелектриках?

3. Дайте визначення та фізичний сенс діелектричної проникності.

4. Які види поляризації відносять до миттєвих?

5. Як залежить діелектрична проникність від температури та частоти прикладеного поля у випадку дипольно–релаксаційної поляризації? У випадку іонної поляризації?

6. Порівняйте між собою іонну та іонно–релаксаційну поляризації.

7. Як підрозділяють діелектрики по видах поляризації?

8. Що таке активні та пасивні діелектрики? В яких галузях техніки їх використовують?

9. Що таке діелектричні втрати?

10. Який фізичний сенс тангенсу кута діелектричних втрат?

11. Що таке послідовна та паралельна схеми заміщення діелектрика?

12. Як розрахувати потужність діелектричних втрат?

13. Які види діелектричних втрат ви знаєте?

14. Як залежать діелектричні втрати від температури середовища та частоти прикладеного поля?

15. Від чого залежить потужність діелектричних втрат?

16. Що таке діелектрична проникність, тангенс кута діелектричних втрат?

17. Методика виміру ε й tgδ .

Лабораторна робота № 2 дослідження температурної залежності питомого

ОПОРУ ВЛАСНОГО ТА ДОМІШКОВОГО НАПІВПРОВІДНИКА

Ціль роботи - вивчити вплив температури й домішки на опір напівпровідників.

[I, с. 90-106; 2, с. 229-244]

Методика проведення експерименту

У роботі досліджується власний і донорний германій. За результатами роботи необхідно визначити ширину його забороненої зони, концентрацію власних носіїв заряду й донорів.

Ширину забороненої зони напівпровідника можна визначити по температурній залежності опору власного напівпровідника (рис. 2.1).

Відомо, що опір власного напівпровідника зменшується з підвищенням температури за експонентним законом:

(2.1)

де р_о – питомий опір напівпровідника при необмежено високій температурі; ΔE – ширина забороненої зони; K = 8, 85·10^-5 эВ/К - постійна Больцмана; Т- абсолютна температура.

Прологарифмуємо цю залежність:

(2.2)

Звідси слідкує, що в координатах спостерігається лінійна залежність із кутовим коефіцієнтом

. (2.3)

Таким чином, одержавши експериментально залежність ,необхідно апроксимувати її прямою лінією й визначити кутовий коефіцієнт отриманої прямої за допомогою співвідношення

(2.4)

Потім з (2.3) знайти ширину забороненої зони германія.

Знаючи, що рухливість електронів у германії при температурі 300 К дорівнює: μ_n = 3800 см²/(Вּс), а дірок: μ_р = 1800 см²/(Вּс), і вважаючи, що вона слабко залежить від температури, можна визначити значення концентрації власних носіїв заряду в германія:

(2.5)

де e = 1,6·10^-19 Кл – заряд електрона.

Для домішкового напівпровідника, що перебуває при температурі, що відповідає ділянці виснаження домішки, можна визначити й концентрацію донорів:

(2.6)

Експериментально залежність _{R = f(T)} знімають за допомогою схеми виміру, показаної на мал. 2.2.

Питомий опір розраховують так:

(2.7)

де R - опір провідника; S - площа його поперечного переріза; l- довжина.

Геометричні розміри досліджуваних зразків наведені в табл. 2.1.

Таблиця 2.1 – Геометричні розміри досліджуваних зразків

№№ п/п	Германій (зразок)	Довжина, мм	Розміри поперечного переріза, мм
1	Власний	10	1,51,3
2	Донорний	5	1,21,4

Завдання до лабораторної роботи

1. Помістити плату з досліджуваними зразками в термостат.

2. Виміряти омметром типу Щ4313 опір власного й домішкового напівпровідни-ків. Зразки вибирають перемикачем "Вибір зразка" на стенді відповідно до табл. 2.1.

3. Включити термостат і виміряти значення кімнатної температури.

4. Вимірювати в міру прогріву термостата опір і температуру середовища для обох зразків через кожні 5 °С у інтервалі 20...80 °С.

5. Розрахувати значення питомого опору обох зразків при кожній температурі по (2.7) і побудувати залежність питомого опору від температури.

6. Побудувати залежність для домішкового й власного напівпровідників в єдиних координатах і визначити кутовий коефіцієнт по (2.4).

7. Розрахувати значення ширини забороненої зони, використовуючи (2.3).

8. Розрахувати по відомій залежності концентрацію носіїв заряду у власному напівпровіднику при кімнатній температурі й концентрацію донорів у домішковому напівпровіднику, використовуючи відповідно (2.5) і (2.6).

9. Зробити висновки про вплив температури й домішки на електричну провідність напівпровідників.

10. Зрівняти отримані значення ширини забороненої зони і концентрації власних носіїв заряду в германії з довідковими.