A tanulmány az elektromos vezetőképesség
Cél: annak meghatározása, függését az ellenállás a hőmérséklet a félvezető, félvezető energia meghatározható az aktiválás.
Felszerelés. félvezető ellenállást, a fűtés, az elektronikus egység a hőmérséklet mérésére és az ellenállás.
Semiconductors - kristályos testet, hogy az elektromos vezetőképesség közötti közbenső fémes vezetők és a szigetelők. De az alapvető különbség a félvezetőket fémek rohamosan csökken az ellenállás a hőmérséklet növekedésével, míg a fémek, akkor lassan növekszik. Továbbá, az elektromos vezetőképesség félvezetők erősen függ a szennyeződés.
Semiconductors - általában kristály eleme a 4. csoport a periódusos rendszer, mint amilyen például germánium, szilikon. A formáció a kristály atomjai közötti kémiai kötés nem fordul elő négy vegyérték elektronok. Az abszolút nulla hőmérséklet minden elektronok vannak kötve, és a kristály egy szigetelő. Azonban, szobahőmérsékleten hőmérsékleten, néhány elektronok miután megkapta elegendő energiát a termikus mozgás, lehet elszakadni az atom lesz ingyenes. Szimultán alakítjuk betöltetlen, töltetlen kötés, amely bármely, az elektronok a szomszédos atomokban, így egy üres kommunikációs amelyek az alábbiak lehetnek elektron. számos egyenértékű elektronok ugrás mozgása pozitív elektromos töltésű, úgynevezett „lyukak”. Egy elektromos mező, az elektronok és lyukak ellentétes irányban mozognak, ami egy elektromos áram. Növekvő hőmérséklettel a száma, szabad elektronok és a lyukak növekszik, ami csökken a rezisztencia.
Az üzletág a szilárd anyagok Vezetők, félvezetők és szigetelők magyarázza a zenekar elmélet. Az atomok szabad elektronok pontosan ugyanazokat a megengedett diszkrét energiaszinteket. De amikor kombináljuk N ≈ október 23 atomot tartalmaz a kristály elektronok kölcsönhatásba nem egy, hanem az összes atomok a kristály. Ennek eredményeként, egy bizonyos szintű szabad energia az atom a kristály „kettészakad” N szintek elhanyagolhatóan kicsi (10 -23 eV) energia különbség. Ezek N energia szinten az energia zóna. Minden energiaszint a terület szerint a Pauli-elv, elfoglalhatják legfeljebb két elektron.
A magyarázat az elektromos, termikus és optikai tulajdonságai elegendő ahhoz, hogy a felső két zóna: vegyértékelektronját képződött bontással az elsődleges elektron energia szintjét a vegyérték és a vezetési sáv alakult hasításával gerjesztett elektronok energia szintet.
Crystal egy karmester, ha van rendelkezésre álló vegyérték energiaszintet, vagy átfedésben van a vezetési sávban. Hatása alatt az elektromos mező, az elektronok és lyukak a jogot, hogy mozog a kristály növekvő sebességgel, hogy minden magasabb energiaszintet.
Crystal egy félvezető, amikor a vegyérték sáv tele van, és a vezetési sáv elválasztjuk az úgynevezett sávú, amelynek szélessége nem több, mint 2 voltot. Nulla abszolút hőmérséklet vagy termikus mozgás vagy elektromos mező nem tud jelentést további energia az elektron transzferre a vezetési sáv és a kristály egy szigetelő. Azonban, szobahőmérsékleten, a termikus mozgás energia ma már elegendő ahhoz, hogy ionizálja az atomokat. Freed elektronok a vezetési sávban, és megkapja a jogot, hogy mozoghat a kristályt. A koncentráció a szabad elektronok határozza meg Boltzmann-eloszlás:
Itt, n0 - koncentrációja vegyérték elektronok, # 917; - vagy bandgap aktiválási energia, kT - intézkedés a hőenergia az elektron mozgás, amely egyenlő a termék a Boltzmann állandó hőmérséklet. Az ellenállás a kristály fordítottan arányos a koncentráció elektronok a vezetési sávban és lyukak a vegyérték sáv, így
Itt R0 - ellenállás a félvezető, ha minden vegyérték elektronok lesz szabad. Factor „2” beszámolóját az aktiválási energia egy feltöltéssel keletkezett kettő együtt - egy elektron és egy lyuk.
A szennyező anyagok hatását a félvezetők elektromos vezetőképessége is megmagyarázza a zenekar elmélet. Ha például, egy 4-valens kristály félvezető add 5-valens atom szennyezések, például a foszfor, az egyik elektron lazán kötődnek a atommag. Az energia lesz valamivel kisebb, mint a szabad elektronok és az energia szint kerül közel az aljára a vezetési sáv (ábra. 2). Ez az energia szintet az úgynevezett donor. Edon aktivációs energia az átmeneti elektron egy donor szinten a vezetési sávban viszonylag alacsony. A kristály, a vezetési sávban elektronok jelenik meg, ők a legfőbb hordozói elektromos töltés. Ezt az n-típusú félvezetők.
Ha a 4-valens kristály félvezető atomok 3-valens szennyeződéseket, mint például az indium, a bór, az ember azt hivatkozó töltetlen. Egy lyuk van kialakítva. Az energia az elektron, aki a lyuk valamivel nagyobb, mint a többi vegyérték elektronok. Ez az energia szintet nevezzük elfogadó, éppen a vegyérték sáv. Miután megkapta a további energia Eakts. át a akceptor szintjét elektronok a vegyérték sáv és a vegyérték sáv lyuk maradványait. A lyukak a többségi töltéshordozók. Ezek a kristályok nevezzük p-típusú félvezetők (ábra. 2).
A szennyező félvezető elem ellenállás határozza meg a képlet
Teljes a villamos vezetőképesség a félvezető kristály áll intrinsic és extrinsic. Viszonylag alacsony hőmérsékleten, a fő szerepe van a szennyező vezetőképesség, mivel a szennyező aktiválási energia kicsi. De növekvő hőmérséklet-emelkedés az elektron-koncentráció vagy a lyukat, szinte teljes ionizáció egy viszonylag kis számú szennyező atomok megállítani. De számának növelése elektronok és lyukak a ionizációs fogadó atomok a kristály. En vezetési válik uralkodóvá magas hőmérsékleten.
Ha az egyenletek (2) és (3) logaritmus, megkapjuk az lineáris egyenlet intrinsic és extrinsic vezetőképesség:
A logaritmus Mindkét típusú rezisztencia lineárisan függ a reciprok hőmérséklet (ábra. 3). A szögletes együtthatók, illetve egyenlő lesz. Így lehetséges az ütemezésnek megfelelően, hogy meghatározzák az aktiválási energiával. Ha közel van az elektron-V, ez egy belső félvezető, ha az aránya az elektron-V, ez egy szennyező félvezető.
A hőmérséklet függése az ellenállást a félvezető végezzük a telepítési (ábra. 4). Semiconductor termisztor kerül egy elektromos fűtőtest. A hőmérséklet és ellenállás határozza meg a mért mutatók az elektronikus egységet.
1. Kapcsoljuk be a fűtés és az elektronikus vezérlőegység a 220 hálózati B. A kapcsoló a fűtő beállítása „3” (félvezető). Határozza meg a kezdeti (szoba) hőmérséklet és az ellenállást a félvezető. Írjon az asztalra.
2. Nyomja meg a „Heat” az előlapon az egység. Melegítő lámpa világít, és a felirat «Meleg» jelenik meg a kijelzőn. Mivel a fűtés, körülbelül minden 20 ° C-on, hogy rögzítse a mérési eredményeit az ellenállás és a hőmérséklet. A kényelem, zárolhatja röviden megjeleníti az eredményeket, csattanó, majd ismét nyomja meg a „Stop ind.”. Készítsen legalább öt mérés. Az eredmények vannak írva a táblázatban. Ne melegítse a fenti 120 ° C-on
3. Végezzen számításokat. Határozza meg a abszolút hőmérséklete mindegyik kísérletben: T = 273 + t és inverz értékeinek abszolút hőmérséklete mindegyik kísérletben legfeljebb három számjeggyel (nullák nem jelentős, hogy az ábrákon). Határozza meg a természetes logaritmusa félvezető ellenállások.
Az R ellenállás, ohm