3. Контрольні запитання.

1. Чому при виникненні кристалів відбувається розщеплення енергетичних рівнів атомів?

2. Що називається зоною дозволених і зоною заборонених енергій?

3. Як заповнена валентна зона у напівпровідників і де у них знаходиться зона провідності?

4. Чим відрізняється зонна структура діелектриків і напівпровідників?

5. Які носії заряду є в напівпровідниках?

6. Що називається енергією активації електронів у напівпровіднику?

7. За яким законом змінюється питома електропровідність напівпровідників при зміні температури?

8. За яким законом змінюється опір напівпровідників при зміні температури?

9. Що характеризує і в яких одиницях вимірюється температурний коефіцієнт опору?

10. Який фізичний зміст має від'ємний знак температурного коефіцієнта опору напівпровідників?

11. Що називається власною провідністю напівпровідників і при яких температурах вона є значною?

12. Що називається домішковою провідністю напівпровідників і як вона залежить від температури?

13. В чому полягає метод вимірювання температурної залежності напівпровідників в даній лабораторній роботі?

14. Який графік використовується для визначення енергії активації температурного коефіцієнта опору напівпровідника?

4. Домашнє завдання.

Для виконання роботи необхідно вивчити наступні питання курсу фізики: виникнення кристалічної ґратки; розщеплення енергетичних рівнів електронів і виникнення енергетичних зон; валентна зона і зона провідності в ізоляторах і напівпровідниках; власна і домішкова провідності напівпровідників; температурна залежність опору напівпровідників.

5. Лабораторне завдання.

Метод вимірювань грунтується на визначенні опору напівпровідника при різних температурах.

Якщо прологарифмувати вираз (3) і розв'язати систему рівнянь

(5)

то вийде, що енергія активації провідності

(6)

Величина є тангенсом кута нахилу залежності R=f(T) побудованої в координатах (рис. 8). Таким чином, для енергії активації одержимо вираз

(7)

для термічного коефіцієнта опору одержимо вираз

, (8)

де

Залежність опору напівпровідника від температури

Рис. 8.

6. Послідовність виконання роботи

1. Скласти електричне коло за схемою (рис. 9).

Схема вимірювальної установки

V – вольтметр;

Ω – омметр (мультиметр);

tº - вимірювач температури (мультиметр)

ТП – термопара;

R₁ – резистор ПЭВ-25 – 1,5 кОм (нагрівник);

R₂ – напівпровідник.

Рис. 9.

2. Виміряти омметром або мультиметром опір напівпровідника при кімнатній температурі.

3. Увімкнути нагрівач. Через кожні 5 - 10° вимірювати термометром або мультиметром температуру напівпровідника і омметром або мультиметром його опір.

4. Результати вимірювань і обчислень занести до Таблиці 1.

t,˚C
R, Ом
, K^-1
lnR

5. Побудувати графік залежності R = f₁(t,°С) і lnR = f₂ ( ).

6. Визначити тангенс кута нахилу залежності lnR= f₂( ) і обчислити за формулою (7) енергію активації електропровідності.

7. Обчислити за формулою (8) температурний коефіцієнт електричного опор напівпровідника при кімнатній температурі.

8. У висновках по роботі зазначити, яким чином опір напівпровідника залежить від температури.

7. Прилади та обладнання.

1. Досліджуваний напівпровідниковий зразок.

2. Нагрівач.

3. Термометр (мультиметр).

4. Автотрансформатор.

5. Омметр (мультиметр).

8. Література

1. Савельев И.В., Курс общсй физики, т.1, М., "Наука", 1987, § 57-59 .

2. Кучерук І.М., Горбачук І.Т. Загальна фізика. Електрика і магнетизм. К., "Вища школа", 1990, § 3.5-3.6 .

Лабораторна робота № 15