Целта на този опит е да се определи широчина на лентовата междина от полупроводников материал. Опитът се основава на зависимост от електропроводимост на полупроводник с температура.
ТЕОРЕТИЧНА ФОНДАЦИЯ
Забележителна характеристика на някои материали е, че за разлика от това, което се случва в металите, тяхната проводимост нараства с температурата. Тези материали се наричат полупроводници и поведението му може да бъде обяснено с помощта на теория на енергийната лента в твърди тела.
Както при изолаторите, долната енергийна лента (валентна лента) е завършена и отделена от следващата празна енергийна лента със забранена лента. Съществуването на забранен диапазон на енергия между валентните и проводимите ленти е от съществено значение за обяснението на електрическите характеристики на полупроводниците.
Този забранен енергиен интервал съответства на енергията, която трябва да получи електрон от валентната зона, за да премине в проводимата зона. Ширината на честотната лента в полупроводниците е малка (около 1 eV), така че е лесно да се възбудят термично електрони от валентната лента до проводимата зона.
С увеличаване на термичното разклащане атомните връзки се разкъсват и се създават двойки електрон-дупка, което увеличава броя на носителите на заряд: получава се електрическа проводимост на възбудените електрони в проводимата зона и на отворите в проводимата зона.
Следователно, проводимостта се увеличава бързо с температурата. Ако степента на примесите в пробата не е много висока (присъщ полупроводник), зависимостта на проводимостта от температурата се описва чрез експоненциална функция:
където Напр е енергийната ширина на забранената лента, kB Константата на Болцман, т абсолютната температура и σ константа (тя варира в зависимост от температурата, но може да се счита за константа спрямо вариацията на експоненциалния фактор, стига EG >> kB T).
Чрез линеаризиране на това уравнение и графика на данните от ln (и) срещу 1/Т, настройка на линейна функция може да се извърши по метода на най-малките квадрати и да се получи енергията на забранената лента Напр от наклона на получената линия.
За да се получи изменение на проводимостта на полупроводниковата проба с температура, през плочата се пропуска електрически ток и се измерва потенциалната разлика между нейните крайности за различни температури. Стойността на проводимостта се получава от нейното омично съпротивление за всяка температура:
където л е дължината на плочата и С вашата секция.
Материали, необходими за провеждане на практиката (отляво надясно): Амперметър, термометър, съпротивление при нагряване, опора за полупроводниковата плоча, волтметър, захранването и различните кабели за тяхното свързване:
Всички свързани материали:
Поддръжка на полупроводниковата платка и нейните връзки, амперметър (червен), волтметър (син), термометър (жълт) и тези от захранването (черен):
Аплет: Щракнете тук, за да получите достъп до неговото ръководство.