Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Лабораторний практикум з фізики. Частина 3 (ядерна фізика, статистична фізика і термодинаміка, фізика твердого тіла)

Предмет: 
Тип роботи: 
Навчальний посібник
К-сть сторінок: 
142
Мова: 
Українська
Оцінка: 

Дослід провести 3 рази.

10. За допомогою формули (5) знаходимо концентрацію Сi досліджуваного розчину.
 
Контрольні запитання
 
1. Для чого призначений спектрофотометр?
2. Поясніть принцип роботи спектрофотометра.
3. Поясніть фізичний зміст закону Бугера.
4. В яких випадках спостерігаються відхилення від закону Бугера?
5. Який фізичний зміст закону Бера?
6. Запишіть та поясніть закон Бугера-Ламберта-Бера.
7. На якій довжині хвилі необхідно визначати оптичну густину розчину для досягнення найбільшої точності даної методики?
8. Сформулюйте правило Кундта.
 
 Розділ третій. ФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА
 
Лабораторна робота № 8. 1 ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОЇ ЗАЛЕЖНОСТІ ЕЛЕКТРОПРОВІДНОСТІ НАПІВПРОВІДНИКІВ І ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГІЇ АКТИВАЦІЇ
 
Мета роботи: ознайомитись з одним із методів визначення ширини забороненої зони в напівпровідниках.
Прилади і матеріали: установка для вивчення температурної залежності електропровідності напівпровідників.
  
Теоретичні відомості
 
При відсутності зовнішніх полів носії струму в тілах, які проводять струм, перебувають лише в тепловому русі Якщо ж зразок провідного тіла розмістити в зовнішньому полі Е, то характер руху носіїв зміниться, поряд з тепловим рухом виникне направлений рух позитивних зарядів поля і негативних зарядів – проти напрямку поля. Таке переміщення електричних зарядів під дією електричного поля називається дрейфом.
Скориставшись другим законом Ньютона можна показати, що середня дрейфова швидкість   пропорційна напруженості  , тобто:
причому величина U називається рухливістю (це середня швидкість, набута частинкою в електричному полі напруженістю 1 В/м).
Розглянемо зразок провідного тіла, концентрація носіїв струму в якому n. Виділимо в зразку два перерізи площею S на відстані  , як це показано на рис. 8-1. 1
Всі носії перетинають заштрихований переріз за t=l с, в результаті чого через цей переріз проходить заряд q = enSVД. Сила струму в цьому зразку:
 
Рис. 8. 1. 1
 
Поділивши (2) на площу перерізу S, одержимо густину струму:
j=enUE, (3)
де враховано співвідношення (1).
Порівнюючи вираз (3) із законом Ома в диференціальній формі  , одержимо зв'язок питомої електропровідності з концентрацією носіїв струму:
 = enU. (4)
Власна провідність напівпровідників
Власна електропровідність напівпровідників зумовлена переміщенням електронів власних атомів, які входять до складу структурних елементів кристалічної решітки. Вона буває електронною і дірковою. Пояснимо її механізм.
Під дією зовнішніх факторів (опромінення, нагрів і т. п.) в якомусь атомі нейтрального напівпровідника порушився ковалентний зв'язок. При цьому якийсь електрон залишив своє місце і перейшов до іншого іона. Тоді атом, який віддав свій електрон, стає позитивним іоном. Говорять, що на місці електрона виник надлишок позитивного заряду або «позитивна дірка». Ця дірка поводить себе як елементарний заряд, що чисельно дорівнює заряду електрона. На місце дірки перейде електрон від іншого атома, і дірка виникне в іншому місці. Цей процес переходу електронів і утворення нових дірок відбувається безладно в усій масі напівпровідника: дірки переходять від одного атома до іншого.
Власну провідність напівпровідників можна пояснити на основі зонної теорії. За рахунок додаткової енергії частина електронів переходить з валентної зони в зону провідності – ці електрони стають вільними (рис. 8. 1. 2).
 
Рис. 8. 1. 2
 
Енергія, потрібна електрону для міжзонального переходу, називається енергією активації (Ед). Для германію вона дорівнює 0, 72 еВ, для кремнію – 1, 1 еВ.
Відстань між рівнями в зоні провідності і валентній зоні 10-28 еВ. Електрони, що перейшли зону провідності під впливом електричного поля, утворюють струм з переходом електрона у верхню зону провідності, у валентній зоні з'являються вільні енергетичні рівні або позитивні дірки. Електрони, які залишились у валентній зоні, під впливом поля переходять з нижчих енергетичних рівнів цієї зони на вищі, де були вільні місця. При цьому виникають нові дірки, які рухаються в напрямі, протилежному до напряму переміщення електронів.
Отже, в чистих напівпровідниках (в яких немає дефектів кристалічної решітки) електричний струм зумовлений двома провідностями; електронною і дірковою.
Досліди показують значне зростання електропровідності напівпровідника з ростом температури. Позначивши рухливості електронів і дірок Un і Up, співвідношення (4) для власної провідності запишеться так:
 = e (Un+Up) n, (5)
де враховано, що концентрації електронів і дірок однакові. Рухливості носіїв струму Un і Up залежать від температури, однак ця залежність досить слабка і значною мірою не впливає на результати дослідів. Оскільки розрив ковалентних зв'язків обумовлений тепловим рухом, то слід очікувати значного росту концентрації при зростанні температури. При звичайних температурах (300 К) концентрація носіїв струму в германії nGe1019 м-3 і кремнії nSi1016 м-3. При інших температурах концентрації носіїв знаходять, використовуючи статистику Больцмана, згідно з якою:
Домішкова провідність напівпровідників
Якщо у власному напівпровіднику деякі атоми замінити атомами з іншою валентністю (наприклад, атоми Ge замінити атомами As), одержимо домішковий напівпровідник. Навіть незначна кількість домішкових атомів (1 домішковий атом на 105 атомів основного напівпровідника) суттєво змінює фізичні властивості напівпровідників. Домішки відіграють подвійну роль. В одних випадках вони є додатковими постачальниками електронів у кристалі (атоми таких домішок називаються донорами), а в
Фото Капча