1. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5
«Дослідження залежності
опору напівпровідників від
температури».

2. Мета роботи: Дослідним шляхом встановити закон зміни опору
напівпровідника при його нагріванні визначити ширину
забороненої зони і концентрацію зарядів у напівпровіднику при
різній температурі.
Прилади та матеріали: Експериментальна установка, яка має
досліджуваний термоопір, термостат з нагрівачем і стабілізатор
струму. Джерело постійної напруги(U=16В). Міліамперметр
постійного струму (Імах=200мА). Цифровий вольтметр або
мультіметр для вимірювання постійної напруги (Umax=20B).

3. Короткі теоретичні відомості: Напівпровідники - це речовини, які за
своєю електропровідністю, мають проміжне місце між провідниками
першого роду і діелектриками. Навідміну від металів вони мають
від'ємний температурний коефіцієнт опору (в певних температурних
інтервалах).
Термістори - об'ємні опори, що виготовляють з напівпровідникових
матеріалів. Вони мають від'ємний коефіцієнт опору, який у багато разів
перевищує температурний коефіцієнт опору металів. Термістори можуть
бути найрізноманітніших розмірів і форми, а також мають різні термічні
та електричні властивості, високу механічну міцність.
Залежність опору напівпровідників від температури у значних
інтервалах описується виразом
kTE
AeR 2/∆
=
Схема експериментальної установки

4. Ct 0
, 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
ΑΙ ì,
Β,1U
Β,2U
Β,ñðU
ÎìR,
16
10,36
10,11
9,85
9,34
9,27
8,6
8,67
8,05
8,0
7,6
7,35
7,30

5. Розрахунки
235,10
2
11,1036,10
25 =
+
=ñðU
595,9
2
34,985,9
30 =
+
=ñðU
935,8
2
6,827,9
35 =
+
=ñðU
36,8
2
05,867,8
40 =
+
=ñðU
2
21 UU
Uñð
+
=Β
8,7
2
6,70,8
45 =
+
=ñðU
65,14
2
30,735,7
50 =
+
=ñðU

6. 64,0
16
235,10
25 ==R
56,0
16
935,8
35 ==R
6,0
16
595,9
30 ==R
5225,0
16
36,8
40 ==R
I
U
R =
5,0
16
8,7
45 ==R
10,0
16
65,14
50 ==R

7. Контрольні питання
1.Які речовини належать до напівпровідників ?
До напівпровідників, належать деякі хімічні елементи
(кремній,германій, селен, бор, телур),а також окиси (СuО),сульфіди
(CdS, PbS, JnS), телуриди (HgTe, Cd, Te) , фосфіди (CaP,JnP, JnP2).

8. 2. Пояснити власну провідність напівпровідників
У напівпровідниковому кристалі серед валентних електронів
обов'язково є електрони, кінетична енергія яких настільки велика, що
вони можуть залишити зв'язок і стати вільними.
Якщо напівпровідниковий кристал помістити в електричне поле, то
вільні електрони почнуть рухатися до позитивного полюса джерела
струму і в напівпровіднику виникне електричний струм. Зі збільшенням
температури середня кінетична енергія електронів збільшується, у
результаті дедалі більше електронів стають вільними. Тому,
незважаючи на те що йони внаслідок коливального руху ще більше
заважають рухові вільних електронів, опір напівпровідника
зменшується. Провідність напівпровідників, зумовлену наявністю в них
вільних електронів, називають електронною провідністю, а вільні
електрони — електронами провідності.

9. 3. Пояснити домішкову провідність напівпровідників (донорна,
акцепторна).
До цього було розглянуто електричний струм у чистих напівпровідниках.
У таких напівпровідниках кількість вільних електронів і дірок є
однаковою.
Проте якщо в чистий напівпровідник додати невелику кількість домішки,
то картина дещо зміниться
Домішки, атоми яких легко віддають електрони, називаються донорними
домішками (від латин. сїопаге — дарувати, жертвувати).
Домішки такого роду називаються акцепторними домішками (від латин,
ассеріог — той, що приймає). У напівпровідниках з акцепторними
домішками основними носіями заряду є дірки.

10. 4. Як виникає діркова та електрона домішкова провідність
напівпровідників?
Провідність напівпровідників зумовлена рухом вільних електронів
(електронна провідність) і рухом дірок (діркова провідність).
Домішки,що викликають у напівпровіднику збільшення вільних
електронів, називається донорними,а виликаючи збільшення
дирок- акцепторні.

11. 5. Що називається енергією, активації?
Енергія активації - характерний параметр процесів, зокрема
хімічних реакцій, кінетика яких описується рівнянням
Арреніуса.
Енергія активації вимірюється зазвичай у кДж/моль або
ккал/моль.
Активація - процес отримання з стабільних ядер радіоактивних
ядер - являє ядерну реакцію.

12. 6. Як залежить опір напівпровідників від температури і
освітлення
При низьких температурах електропровідність мала зменшення опору з
ростом температурами пояснюється число носіїв заряду,тобто
збільшується концентрація вільних електронів.

13. 7. Що таке терморезистори і яке їх застосування ?
Терморезистор, термістор — напівпровідниковий резистор,
активний електричний опір якого залежить від температури;
терморезистори випускаються у вигляді стрижнів, трубок, дисків,
шайб і бусинок; розміри варіюються від декількох мкм до декількох
см; на їх основі розроблені системи і пристрої дистанційного та
централізованого вимірювання і регулювання температури,
протипожежної сигналізації та теплового контролю, температурної
компенсації різних елементів електричного кола, вимірювання
вакууму та швидкості руху рідин і газів та ін.

14. Ct 0
, 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
ΑΙ ì,
Β,1U
Β,2U
Β,ñðU
ÎìR,
16
10,36
10,11
9,85
9,34
9,27
8,6
8,67
8,05
8,0
7,6
7,35
7,30
10,2359,595 8,935 8,36 7,8 14,65
0,64 0,6 0,56 0,5225 0,5 0,10