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

1. Используя цифровой универсальный вольтметр, измерьте сопротивление образца между точками 1, 2 и 3, 4.
2. Зная величину сопротивления $R_{12}$ и максимально допустимый ток через образец (2 мА), рассчитайте соответствующую величину напряжения, которую необходимо выставить на выходе генератора.
3. Подключите к выходу генератора дополнительную нагрузку и цифровой вольтметр. Установите частоту $\sim $ 100 Гц. Включите генератор и подберите выходное напряжение не более расчётного.
4. Соберите схему 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 «$\Rightarrow$».
5. 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»¹⁾
6. Используя экспериментальные данные, рассчитайте проводимость $\sigma$ полупроводника при комнатной температуре. Оцените ошибку и сравните с табличным значением.

Схема установки для измерения температурной зависимости проводимости показана на рисунке и включает исследуемый образец, источник питания образца, стабилизированный по току, термопару, нагреватель, источник питания нагревателя (на схеме не показан), блок регистрации, персональный компьютер ПК.

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

1. Соберите схему Установите на источнике ток равный 1 мА. Включите сетевые тумблеры приборов.
2. Откройте программу измерения зависимости напряжения от температуры «Temp\_Vol».
3. 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.
4. Постройте график зависимости ln$\sigma = f(Т^{-1}).$ Методом наименьших квадратов определите ширину запрещенной зоны $E_{g}$ полупроводника и вычислите погрешность.
5. Сравните полученный результат с табличными данными и определите материал исследуемого полупроводника.
6. 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.

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

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 эксперимента или далее к описанию лабораторных работ «Электрические и магнитные свойства твердых тел»