===== Контрольные вопросы =====

  - Нарисуйте ожидаемый вид зависимости $\sigma (T)$.
  - Чем определяется выбор частоты генератора?
  - По каким характерным признакам твердые тела делятся на металлы, полупроводники и диэлектрики?
  - Выведите формулу, связывающую электропроводность с подвижностью.
  - Используя табличные данные электропроводности полупроводниковых материалов, вычислите и постройте график зависимости электропроводности от температуры.
  - Что называется зоной проводимости, запрещенной зоной, валентной зоной?
  - Что такое "дырки"?
  - Что понимается под собственной и примесной электропроводностью?
  - Может ли температурная зависимость электропроводности быть представленной графически в виде прямой линии? Если да, то в каких координатах? 
  - Что определяет угловой коэффициент $\alpha $ на рисунке?

{{ :lab4:45.png?400 |}}

===== Задание 1 =====

  - Используя цифровой универсальный вольтметр, измерьте сопротивление образца между точками 1, 2 и 3, 4.
  - Зная величину сопротивления $R_{12}$ и максимально допустимый ток через образец (2 мА), рассчитайте соответствующую величину напряжения, которую необходимо выставить на выходе генератора.
  - Подключите к выходу генератора дополнительную нагрузку и цифровой вольтметр. Установите частоту $\sim $ 100 Гц. Включите генератор и подберите выходное напряжение не более расчётного.
  - Соберите схему {{ :lab4:49.png?400 |}} Включите сетевые тумблеры генератора, блока регистрации, компьютера. Установите частоту генератора $\sim 10^{-1}$ Гц. Найдите на рабочем столе иконку с подписью "**Volt\_amp**" и откройте программу измерения вольт-амперной характеристики. Запуск программы осуществляется кнопкой "$\Rightarrow$".
  - Запишите вольт-амперную характеристику. Нажмите кнопку **STOP&Write**  и сохраните файл под своим именем с расширением .dat, который можно найти в директории:  "С:/LabWork/<имя>.dat"((При необходимости возможна замена предельного значения тока $I$, напряжения $U$, а также шага оцифровки.))
  - Используя экспериментальные данные, рассчитайте проводимость $\sigma$ полупроводника при комнатной температуре. Оцените ошибку и сравните с табличным значением.

===== Изучение температурной зависимости проводимости полупроводника =====

Схема установки для измерения температурной зависимости проводимости показана на рисунке
{{ :lab4:410.png?400 |Схема измерения температурной зависимости электропроводности   полупроводника}}
и включает исследуемый образец, источник питания образца, стабилизированный по току, термопару, нагреватель, источник питания нагревателя (на схеме не показан), блок регистрации, персональный компьютер ПК. 

==== Контрольные вопросы ====

  - Как согласно теории должно зависеть напряжение на контактах 3, 4 от температуры?
  - Зная сопротивление образца и величину тока (1 мА), рассчитайте напряжение источника тока.
  - Какова должна быть скорость нагрева образца?

===== Задание 2 =====

  - Соберите схему {{ :lab4:410.png?400 |}} Установите на источнике ток равный 1 мА.  Включите сетевые тумблеры приборов.
  - Откройте программу измерения зависимости напряжения от температуры "**Temp\_Vol**".
  - Поместите образец в нагреватель, установите на источнике питания нагревателя величину тока, равную 500 мА, напряжение --- 20 В, и  включите сетевой тумблер. Кнопкой "$\Rightarrow $" запустите программу. \\ Запишите зависимость напряжения на контактах 3, 4 от температуры образца. (Скорость нагрева образца $\sim \frac{10 В}{10 мин}$. При достижении температуры $\sim  100 ^{\circ}$С, что соответствует $\sim $ 60 В, выньте образец из нагревателя и запишите температурную зависимость при естественном охлаждении образца до комнатной температуры. Сохраните экспериментальные данные. **Обратите внимание, что максимальное число точек записи  равно 1 000**.
  - Постройте график зависимости ln$\sigma = f(Т^{-1}).$ [[Методом наименьших квадратов]] определите ширину запрещенной зоны $E_{g}$ полупроводника и вычислите погрешность.
  - Сравните полученный результат с табличными данными и определите материал исследуемого полупроводника.
  - Вычислите собственную концентрацию носителей и суммарную подвижность при комнатной температуре как $u=u_{n} +u_{p} $. По соотношению Эйнштейна вычислите коэффициент диффузии. Оцените время диффузии частицы на характерном размере полупроводникового элемента порядка 1 мкм.

===== Дополнительные вопросы =====

  - Как изменится график ln $\sigma = f(Т^{-1})$, если концентрация примеси превышает собственную концентрацию полупроводника?
  - Какой энергии пропорционален угловой коэффициент $\beta $ на рис.? {{ :lab4:45.png?400 |}}
  - Какова связь между коэффициентом диффузии и подвижностью для частиц, не обладающих электрическим зарядом?

===== Содержание отчета =====

Отчет должен содержать следующие измеренные данные и результаты их обработки и анализа.

**К первому заданию:**

  * расчетные формулы; 
  * схему измерительной установки;
  * вольт-амперную характеристику;
  * значение проводимости $\sigma$ при комнатной температуре с указанием погрешности.

**Ко второму заданию:**

  * расчетные формулы;
  * схему измерительной установки;
  * график температурной зависимости проводимости;
  * график зависимости ln$\sigma = f(Т^{-1})$;
  * значение ширины запрещенной зоны $E_g$, концентрации, суммарную подвижность и коэффициент диффузии носителей и сравнение с их теоретическими значениями.  

Назад к описанию [[:lab4:эксперимент41|эксперимента]] или далее к [[lab4:lab4|описанию ]] лабораторных работ "Электрические и магнитные свойства твердых тел"