3. Контрольні запитання.

1. В чому полягає ковалентний зв'язок?

2. Як виникають вільні електрони та дірки у власному напівпровіднику?

3. Який механізм електропровідності у власних напівпровідників?

4. Як виникають вільні електрони у напівпровідниках n- типу з донорними домішковими атомами?

5. Який механізм електропровідності у електронних напівпровідників n- типу?

6. Що називається дрейфовим електричним струмом?

7. Що називається силою електричного струму? Густиною сили струму? Напруженістю електричного поля? Напругою? Питомою електропровідністю? Електричним опором? Концентрацією вільних носіїв заряду?

4. Домашнє завдання.

Перед виконанням роботи необхідно вивчити наступні фізичні поняття: рух заряджених частинок в електричному полі; закон Ома; основи класичної теорії електронної провідності; природа ковалентних зв’язків у кристалах.

5. Лабораторне завдання.

Методика виконання роботи базується на використанні закону Ома і побудові вольт-амперної характеристики для напівпровідника n- типу.

Повернемось до формули (3). Густина сили струму за означенням:

, (4)

де І- сила струму через напівпровідниковий кристал, а

S = a b(5)

площа поперечного перерізу паралелепіпеда товщиною aі шириноюb.Підставивши (4) і (5) в (3), одержимо:

(6)

Виразимо напруженість Е в кристалі через його довжину lі спад напруги на кристаліUу вигляді:

(7)

Після підстановки (7) в (6) отримаємо:

(8)

У формулі (8) в разі виконання закону Ома для ділянки провідника в інтегральній формі величина електропровідності цієї ділянки монокристала дається виразом:

,(9)

де - зміна сили струму крізь кристал при зміні напруги на. Величинає тангенсом кутаαнахилу вольт-амперної характеристики, побудованої в координатах[ I, U ],тобто

(10)

Підставивши (10) у (8), знайдемо розрахункову формулу для концентрації вільних електронів у напівпровіднику:

(11)

6. Послідовність виконання роботи:

1. Виміряти розміри (a,b,l) зразка за допомогою штангенциркуля.

Рис. 3. Схема установки.

2. Скласти вимірювальну схему за рис. 3.

3. Змінюючи потенціометром П напругу від 0 до 10 мВ і вимірюючи її мілівольтметром, визначити за допомогою міліамперметра відповідні різним значенням напруги величини струму. Результати вимірювань записувати до таблиці:

U, В
І, А

4. Накреслити графік залежності I=f(U)в координатах[I, U]і обчислити тангенс кута нахилуtgαвольт-амперної характеристики.

5. Обчислити за формулою (11) концентрацію вільних електронів, використавши значення рухливості електронів µ=0,43 м²/Вс.

6. Обчислити відносну похибку непрямого вимірювання концентрації вільних електронів за формулою:

,

та абсолютну похибку ∆nза формулою. У висновках вказати діапазонn ±∆nвеличин для значення вимірюваної концентрації.