Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Электротехника Описание установки
просмотров - 66

Аналогичная работа проводится на стенде в ОмГТУ в лаборатории 6–139 (см. ч. 1, рис. 5.3). На стенде определяются основные электрические характеристики полупроводниковых терморезисторов. Сначала нужно построить зависимости R = f(t). Их снимают при нагреве терморезисторов катушек в печи от 20 до 100 °С.

В этой работе используется новый стенд, отказываться от проведения этой работы нет причин. Выполнять же точно такую же работу на ЭВМ не целœесообразно, в связи с этим в лабораторной работе на компьютере введены существенные отличия. Здесь определяются основные электрические характеристики примесного полупроводника, но в более широком диапазоне изменения температур, и строится больше зависимостей.

Зависимость R = f(t) строится в два этапа. На первом этапе ее снимают при нагреве образца полупроводника в печи (рис. 5.6) от 20 до 1200 °С, а на втором – при охлаждении в морозильной камере от 20 до –160 °С (рис. 5.7).

Рис. 5.6. Изображение на экране монитора испытательной установки для нагрева полупроводника

Рис. 5.7. Изображение на экране монитора испытательной установки для охлаждения полупроводника

Изображение образца полупроводника на экране монитора приведено на рисунке 5.8, параметры образца зависят от варианта.

Рис. 5.8. Параметры образца полупроводника

По окончанию эксперимента (в конце II этапа) при безошибочном вводе результатов вся зависимость R = f(t) появляется на экране монитора (рис. 5.9), для удобства изображения графика значения сопротивления взяты в мОм.

По табличным значениям сопротивлений зависимости R = f(t) вычисляются соответствующие значения удельных сопротивлений полупроводника по формуле

ri = ,

где r удельное сопротивление, мОм×м (т. к. R было в мОм); Sо – площадь сечения образца, м2; длина образца, м.

Рис. 5.9. Экспериментальная зависимость R = f(t) на экране монитора

При вычислении удельного сопротивления полупроводника изменение линœейных размеров образца Sо и не учитывается. Расчетная зависимость r = f(t) приведена на рисунке 5.10.

Рис. 5.10. Расчетная зависимость r = f(t)

По данным зависимости r = f(t) вычисляются значения зависимости γ = f(t) по формуле

,

где k − коэффициент (при k = 1000 значения γ будут получены в cм/м).

Зависимость γ = f(t) приведена на рисунке 5.11.

Рис. 5.11. Расчетная зависимость γ = f(t)

При этом для определœения ширины запрещенной зоны кремния и энергии активации электронов фосфора эту зависимость нужно перестроить в других координатах lg(γ) = f(1000/T). Полученная зависимость приведена на рисунке 5.12.

Рис. 5.12. Зависимость ℓg(γ) = f(1000/T)

Воспользовавшись формулой (5.1) по наклону прямой на участке АБ определяют энергию активации примесей фосфора Wp (рис. 5.13), а по наклону прямой на участке ВГ определяют ширину запрещенной зоны кремния (рис. 5.14).

Рис. 5.13. Определœение энергии активации примесей фосфора Wp

Рис. 5.14. Определœение ширины запрещенной зоны кремния

Порядок выполнения работы

1. Включить ЭВМ и загрузить программу лаб 5.exe.

2. Внимательно прочитать всœе тексты, выводимые на экран.

3. Выполнить I этап работы (построение зависимости R = f(t) при нагреве образца от 20 до 1200 °С):

– подготовить таблицу для заполнения (табл. 5.1), на I этапе она будет заполняться с n = 11 (t = 20 °С):

Таблица 5.1

n t, оС R, Ом r, м γ, Cм/м lg(γ) 1000/T
−160
   
   
     
         
           
         

– выбрать режим нагрева печи так, чтобы успевать списывать всœе показания, причем температура печи изменяется непрерывно, запись следует делать тогда, когда значение температуры выводится синим цветом;

– построить зависимость R = f(t) и срисовать ее для отчета (зависимость будет выведена на экран только в случае, если безошибочно будут введены восœемь значений R и t, выбранные из таблицы с помощью генератора случайных величин);

– ввести параметры образца.

4. Выполнить II этап работы (построение зависимости R = f(t) при охлаждении образца от 20 до −160 °С):

– выбрать режим охлаждения полупроводника так, чтобы успевать списывать всœе показания;

– построить зависимость R = f(t) и срисовать ее для отчета (зависимость будет выведена на экран только в случае, если безошибочно будут введены восœемь значений R и t, выбранные с помощью генератора случайных величин).

5. Выполнить III этап работы (построение зависимости lg(γ) = f(1000/T) и определœение по ней ширины запрещенной зоны кремния и энергии активации электронов фосфора ):

– построить зависимость ρ = f(t);

– построить зависимость γ = f(t);

– построить зависимость lg(γ) = f(1000/T);

– определить по ней ширины запрещенной зоны кремния ;

– определить энергии активации электронов фосфора ;

– показать результаты (рис. 5.15) преподавателю.

Работа считается выполненной только в том случае, если не было допущено ни одной ошибки на всœех трех этапах.

6. Составить отчет, который должен содержать:

а) название работы и ее цель;

б) параметры образца полупроводника;

в) таблицу 5.1 и графики R = f(t), r = f(t), γ = f(t), lg(γ) = f(1000/T);

г) основные расчетные формулы;

д) определœение ширины запрещенной зоны кремния и энергии актива­ции электронов фосфора ;

е) вывод.

Рис. 5.15. Подведение итогов III этапа

Вопросы к защите лабораторной работы № 5

1. Классификация полупроводников.

2. Примеси замещения и внедрения.

3. Энергетическая диаграмма полупроводника с примесями.

4. Влияние температуры на число носителœей, подвижность и проводимость полупроводника.

5. Устройство испытательных установок.

6. Нарисовать зависимости R = f(t), r = f(t), γ = f(t) и lg(γ) = f(1000/T) .

7. Определœение характеристик и .


Читайте также


  • - Описание установки

    В работе используется портативный поляриметр, представленный на рис. 6. Он состоит из головки анализатора 1, включающей в себя отсчетную лупу 2, внутри которой имеется неподвижная градусная шкала нониуса; оправу окуляра 7, вращением которой производится визуальная... [читать подробенее]


  • - Описание установки

        Для изучения распределения потенциалов в поле стационарного тока используется метод зондов. В стеклянную ванну помещают металлические электроды А и В (рис. 3), поле между которыми должно быть изучено. Ванна заполняется жидким электролитом (в данном случае... [читать подробенее]


  • - Описание установки

        Экспериментальная установка для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель показана на рис. 5. Цилиндрический сосуд 1 с залитой в него исследуемой жидкостью 3, устанавливается на столик 8. Жидкость выходит из... [читать подробенее]


  • - Описание установки

    В установке для изучения работы лампового усилителя используется усилительный каскад напряжения (УКН), схема которого показана на рис. 7. В этой схеме, кроме цепи автоматического смещения (Rк, Ск) и резистора утечки Rс, изображена еще цепь экранирующей сетки, содержащей... [читать подробенее]


  • - Описание установки

    Аппарат для УВЧ-терапии представляет собой двухактный ламповый генератор (рис. 1), собранный на двух электронных лампах Л1 и Л2.     Элементы Rc и Cc служат для автоматического создания на сетках ламп напряжения смещения, чтобы при отсутствии колебаний в контуре... [читать подробенее]


  • - Описание установки

    Для определения вязкости по методу Стокса и для изучения зависимости вязкости от температуры используется установка, внешний вид которой представлен на рис. 2а. Она состоит из стеклянного цилиндра емкостью 2 литра, заполненного касторовым маслом. Внутри установлен и... [читать подробенее]


  • - Описание установки

    Демонстрационная установка представляет собою простую электрическую цепь, схема которой представлена на рис. 1. Эта цепь содержит источник тока, ЭДС которого равна Е, набор резисторов, переключаемых коммутатором П, а также вольтметр и амперметр. Цепь включается ключом К.... [читать подробенее]


  • - Описание установки

    Выполнение работы Определение коэффициента внутреннего трения жидкости методом Пуазейля Сделать вывод. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 1. Цель работы:экспериментальное определение коэффициента внутреннего трения воды методом Пуазейля. 2.... [читать подробенее]


  • - Описание установки

    Выполнение работы Процессе Определение изменения энтропии при изохорном 1. Цель работы: определить изменение энтропии при изохорных процессах охлаждения и нагревания воздуха. 2. Оборудование:экспериментальная установка, секундомер. 3. Подготовка к работе:а)... [читать подробенее]


  • - Описание установки

    Выполнение работы Клемана– Дезорма Определение коэффициента Пуассона методом Сделать вывод. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 1. Цель работы: определить коэффициент Пуассона для воздуха методом Клемана – Дезорма. 2. Оборудование:экспериментальна установка,... [читать подробенее]