Сила тока через полупроводник поддерживается постоянной. Бесплатный доступ к контрольной работе

Реферат.Справочник
Контрольные работы по физике
Сила тока через полупроводник поддерживается постоянной

Сила тока через полупроводник поддерживается постоянной .pdf

Зарегистрируйся в 2 клика в Кампус и получи неограниченный доступ к материалам с подпиской Кампус+ 🔥

Условие

Сила тока через полупроводник поддерживается постоянной. При температуре t1 = 25 °C падение напряжения на образце U1 = 30 В. С увеличением температуры до t2 = 95 °C падение напряжения изменилось и стало U2 = 12 В. а) ширину запрещённой зоны; б) начертить график зависимость 𝑙𝑛𝜎 от 1/Т Дано t1 = 25 °C U1 = 30 В t2 = 95 °C U2 = 12 В Зависимость электропроводности свободных электронов от температуры описывается распределением Больцмана, которое в нашем случае записывается в виде: σ=σ0e-ΔW2kT Здесь ΔW — ширина запрещенной зоны, k — постоянная Больцмана, T — температура полупроводника, σ0 — электропроводность при высоких температурах (T → ∞). Найти: ΔW — ?

Ответ

ΔW = 0,248 эВ

Решение

Потяни, чтобы посмотреть

График ln n = f(1/T)
По закону Ома
I=U1σ1=U2σ2 (1)
где проводимости полупроводника равны
σ1=σ0e-ΔW2kT1σ2=σ0e-ΔW2kT2
T1 = 273+t1 = 298 К, T2 = 273+t2 = 368 К — абсолютная температура.
Подставим в (1):
U1σ0e-ΔW2kT1=U2σ0e-ΔW2kT2,U1e-ΔW2kT1=U2e-ΔW2kT2,U1U2=eΔW2k1T1-1T2;
lnU1U2=ΔW2k1T1-1T2
ΔW=2klnU1/U21/T1-1/T2=2⋅1,38⋅10-23⋅ln30/121/298-1/368=3,96⋅10-20 Дж==0,248 эВ.
Концентрация собственных носителей в собственном полупроводнике
ni=pi=NcNv⋅e-ΔW2kT
где — сравнительно слабо зависит от температуры,
Nc=2(2πmn*kT)3/2ℏ-3 — эффективная плотность состояний в зоне проводимости,
Nv=2(2πmp*kT)3/2ℏ-3 — эффективная плотность состояний в валентной зоне,
ni=NceEF-EckT — концентрация электронов в зоне проводимости,
pi=NveEv-EFkT — концентрация дырок в валентной зоне.
n=ni=pi=2,5⋅1019 см-3⋅e-3,96⋅10-202⋅1,38⋅10-23⋅T=2,5⋅1025 м-3⋅e-1435Tlnn=ln(2,5⋅1025)-1435T=58,5-1435T
Если сделаем замену переменных ln n = y, 1/T = x, то получим уравнение прямой:
y=58,5-1435x
Уравнение прямой можно построить по двум точкам.
T 500 50
x = 1/T 0,002 0,02
y = ln n 55,6 29,8
53911588265ln n
1/T
0
0,002
0,02
55,6
29,8
00ln n
1/T
0
0,002
0,02
55,6
29,8
Ответ: ΔW = 0,248 эВ

50% задачи недоступно для прочтения

Переходи в Кампус, регистрируйся и получай полное решение

Получить задачу