yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Фізика->Содержание->Контрольні питання[25])

Физика

                               ,                  (7.1.7)

де NC, NV – сталі, що називаються ефективною густиною станів відповідно електронів у зоні провідності та дірок у валентній зоні;  – ширина забороненої зони; k – стала Больцмана; T – абсолютна температура. Рухливість носіїв струму за не дуже низьких температур визначається співвідношенням

                                           ,                              (7.1.8)

де m залежно від механізму розсіяння може набувати значень (‑3/2), (1/2), (3/2). Підставляючи вирази (7.1.7) та (7.1.8) в (7.1.6) і нехтуючи слабкою залежністю від температури коефіцієнта , остаточно одержимо

   ,    (7.1.9)

де  можна вважати сталою величиною.

Звідси випливає, що опір провідника з підвищенням температури зменшується

    ,   (7.1.10)

де R – деяка стала. Отже,

                                   .                    (7.1.11)

Тобто логарифм опору ln(R/R¥) лінійно залежить від (1/T). Ця обставина використовується для знаходження тангенса кута нахилу відповідної прямої, який визначається, по суті, лише шириною забороненої зони.

 

Таблиця 7.1.2

Напівпровідник

Ширина забороненої зони, еВ

Германій

0,72

Кремній

1,1

Селен

1,7

 

Таким чином, експериментально вимірявши залежність опору напівпровідника від температури f1(T), отримуємо можливість установити ширину забороненої зони. Значення ширини забороненої зони для деяких хімічно чистих напівпровідників наведене в табл. 7.1.2.

Схема експериментальної установки наведена на рис. 7.1.1. До її складу входить термостат, що складається із посудини з водою 2, в яку вставлено скляну пробірку 4 з маслом. У пробірку 4 також поміщено металевий провідник 5, напівпровідник 6, термометр 3. Електроплитка 1 призначена для нагрівання посудини з водою 2. Разом із водою нагрівається і пробірка 4 з маслом. Завдяки маслу термометр 3, металевий провідник 5 та напівпровідник 6 перебувають у стані теплової рівноваги, температуру якої вимірюють за допомогою термометра 5. Опір металевого провідника 5 та напівпровідника 6 вимірюють за допомогою омметра, який підключається до них через перемикач 7. Завдяки тому, що нагрівання відбувається досить повільно, можна вважати, що в кожний момент часу спостерігається квазістаціонарний стан. Вимірюючи температуру за допомогою термометра 3, а опір за допомогою омметра, експериментально знаходимо залежність опору металу та напівпровідника від температури.

У лабораторній роботі за омметр використовуємо місток Уїнстона, принципова схема якого зображена на рис. 7.1.2. Він складається з гальванометра G (рис. 7.1.2), відомих опорів r1, r2, r3, кнопкового перемикача K. Із зовні до містка Уїнстона приєднується опір R, який потрібно виміряти, та джерело сталої напруги ε. Якщо ключ K замкнений, то можна, змінюючи опори r2 та r3, зробити так, щоб через гальванометр електричний струм не проходив. У цьому разі невідомий опір визначатиметься за формулою

                                             .                             (7.1.12)

Рисунок 7.1.1 – Схема експериментальної установки:       1 – електроплитка; 2 – посудина з водою; 3 – термометр;     4 – пробірка з маслом; 5 – металевий провідник; 6 – напів­провідник; 7 – перемикач

 

87