Обробка результатів вимірювань

1. Обчислити величини і .

2. Побудувати графік залежності від .

3. Провести пряму, яка найбільше наближається до експериментальних точок.

4. Визначити Е як тангенс кута нахилу прямої до осі .

5. Зробити висновки.

Контрольні запитання

1. Назвати квантові числа, які визначають стан електрона в атомі. Які значення вони приймають? Записати формули для фізичних величин, які вони визначають.

2. Якими квантовими числами визначається енергія в атомі? Нарисувати схему енергетичних рівнів. Що таке виродження?

3. Сформулювати принцип Паулі.

4. Як пояснює зонна теорія поділ тіл на метали і діелектрики? Нарисувати відповідні зонні схеми.

5. Які тіла називаються напівпровідниками?

6. Що таке дірка? Як вона рухається в електричному полі?

7. Записати формулу для густини струму через концентрацію носіїв струму.

8. Записати формулу для концентрації носіїв струму у власному напівпровіднику.

9. Як залежить опір напівпровідників від температури? І чому?

Лабораторна робота №5.10 Дослідження вольт-амперної характеристики напівпровідникового діода

Мета роботи: експериментально перевірити теоретичне рівняння вольт-амперної характеристики напівпровідникового діода.

Теоретичні відомості

(теорію до даної роботи див. також у конспекті лекцій, §§7.6-7.8, 7.14-7.16)

Загальна сила струму І через p-n перехід (рівняння вольт-амперної характеристики напівпровідникового діода) описується співвідношенням

, (1)

д

Рис. 1

е е – елементарний заряд, U – зовнішня напруга, прикладена до p-n переходу, k – постійна Больцмана, T – абсолютна температура. З рівняння (1) видно, що при великих від’ємних напругах ІІ₀ ,тобто струм майже постійний. Практично такий результат досягається при напругах порядку 1В. З (1) отримуємо

. (2)

З (2) випливає, що залежність від U пропорційна (рис.1) і тангенс кута нахилу такої залежності tg=e/(kT). Для кімнатної температури (290К) в СІ tg=40,0.

Опис установки

Е

Рис. 2

кспериментальна схема для зняття вольт-амперної характеристики діода показана на рис.2. Там D - напівпровідниковий діод, K₁ – перемикач живлення, K₂ - перемикач для зміни полярності напруги, прикладеної до діода. Багатомежовий амперметр A використовується для вимірювання сили струму через діод. Багатомежовий вольтметр V використовується для вимірювання напруги, що знімається з потенціометра П.

Хід роботи

1. Зібрати електричну схему.

2. Поставити перемикач К₂ в положення 1 для зняття прямої частини вольт-амперної характеристики і за допомогою магазину опорів виставити опір 1кОм. Замкнути ключ К₁.

3. Виміряти напругу і силу струму через певний інтервал. Результати записати в таблицю.

4. Перемикач К₂ перевести в положення 2 і згідно з пунктами 2 та 3 зняти зворотну характеристику, перемкнувши опір на 10 кОм.

5. Для кожного виміру знайти величину .

6.Побудувати на міліметровому папері графік залежності від U.

7.Знайти тангенс кута нахилу прямої. Порівняти експериментальне значення tg з теоретичним.

8.Зробити висновки.

Таблиця вимірювань

Напрям струму	№ вимірювання	І, А	R, кOм		U, B
прямий	1.
	2.
	3.
	. . .
	12.
зворотний	1.
	2.
	3.
	. . .
	12.