Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Дослідження спектрального розподілу фотопровідності та пропускання напівпровідникових кристалів
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2016
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Фізика напівпровідників та діелектриків
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
З в і т
про виконання лабораторної роботи №9
з дисципліни “Фізика” на тему:
“Дослідження спектрального розподілу фотопровідності та пропускання напівпровідникових кристалів ”
ЛЬВІВ – 2016
Мета роботи
Дослідити спектральний розподіл фотопровідності селенового фотоелемента, визначити ширину забороненої зони напівпровідникового кристала за його спектром пропускання
Прилади і обладнання
Монохроматор УМ-2, джерело світла, селеновий фотоелемент, зразок напівпровідникового кристалу
Опис установки
Оптична схема експериментальної установки для дослідження спектрального розподілу фотопровідності, пропускання та поглинання напівпровідникових матеріалів зібрана на базі монохроматора УМ-2 (рис.1). Її загальний вигляд зображено на рис.2. На рис.1 в окрему групу виділені основні елементи монохроматора.
Розглянемо хід променів в лабораторній установці при дослідженні спектрального розподілу фотопровідності селенового фотоелемента (рис.1) (в цьому випадку напівпровідниковий кристал 4 усувають на шляху поширення світлового променя). Світловий пучок, що випромінюється джерелом світла 1 фокусується конденсорною лінзою 3 на вхідній щілині 6 монохроматора. Пройшовши через б’єктив 7, світло попадає на дисперсійну призму, а далі – через вихідну щілину 10 на селеновий фотоелемент 11. Фотострум, що виникає в електричному колі фотоелемента, вимірюється високочутливим гальванометром 12.
Для одержання спектрального розподілу пропускання напівпровідникового кристалу, кристал 4, який знаходиться в тримачі, розміщують на вхідній щілині монохроматора. Далі хід променів аналогічний до описаного вище.
На робочому місці знаходиться крива градуювання (крива дисперсії) монохроматора, яка дозволяє переводити покази шкали барабана монохроматора у значення довжин хвиль падаючого випромінювання.
Рис. 1
1 − джерело світла; 2 − захисне скло кожуха лампи; 3 − конденсорна лінза ; 4 – напівпровідниковий кристал ; 5 – збиральна лінза; 6 − вхідна щілина; 7 − об’єктив коліматора; 8 − дисперсійна призма; 9 − об’єктив зорової труби; 10 − вихідна щілина; 11 − фотоелемент;
12 − мікроамперметр.
Рис. 2
1 – джерело світла, яке розміщене в захисному кожусі; 2 – конденсорна лінза; 3 – напівпровідниковий кристал; 4 – монохроматор; 5 – селеновий фотоелемент; 6 – барабан довжин хвиль монохроматора; 7 – джерело живлення лампочки розжарення; 8 – мікроамперметр.
Послідовність виконання роботи
ЗАВДАННЯ 1. Вивчення спектральної чутливості селенового фотоелемента
Для цього (див. рис.2):
Розмістити селеновий фотоелемент 5 навпроти вихідної щілини монохроматора 4. УВАГА! Прилади налагоджує керівник заняття.
Увімкнути джерело живлення 7 в мережу 220 В.
Встановити конденсорну лінзу 2 в рейтер, що знаходиться на оптичній лаві, так, щоб оптичний центр лінзи збігався з оптичною віссю монохроматора. Пучок світла від лампи розжарювання направити на лінзу.
Пересуваючи рейтер з лінзою 2 по оптичній лаві, добитися чіткого зображення нитки розжарення лампи джерела світла на вхідній щілині монохроматора.
Регулювання максимальної чутливості фотоелемента 5. Встановити перемикач вибору меж вимірювання мікроамперметра 8 в положення ×1. Обертаючи барабан 6 довжин хвиль в межах 700–3200 відносних одиниць шкали барабана 6 спостерігати за стрілкою мікроамперметра максимум фотоструму . При цьому, відхилення стрілки мікроамперметра повинно становити не менше 60 поділок його шкали. При меншій чутливості мікроамперметра регулюванням положення кристала відносно щілини монохроматора та ширини щілини монохроматора усунути виявлений недолік в чутливості фотоелемента 5.
Обертаючи барабан 6 в межах 700–3200 через кожні 100 відносних одиниць шкали довжин хвиль визначати за показами мікроамперметра значення фотоструму . Результати вимірювання записувати в таблицю 1.
За допомогою кривої градуювання монохроматора, наведеної на робочому місці, встановити відповідність між показами шкали барабана монохроматора та відповідними довжинами хвиль . Результати записати в таблицю 1.
Таблиця 1
n, відн.од.
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
, мкА
3
4
5
6
7
8
9
11
15
λ, нм
410
420
430
437
450
458
470
477
486
n, відн.од.
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
, мкА
19
24
31
40
54
70
88
98
84
λ, нм
492
520
537
543
556
576
600
630
662
n, відн.од.
2900
3000
3100
3200
, мкА
72
34
12
6
λ, нм
698
736
780
834
ЗАВДАННЯ 2. Дослідження спектрального розподілу коефіцієнтів пропускання та поглинання напівпровідникового кристала і визначення його ширини забороненої зони
Для цього:
Перед вхідною щілиною монохроматора встановити досліджуваний зразок напівпровідникового кристала. УВАГА! Прилади налагоджує керівник заняття.
Обертаючи барабан 6 в межах 700–3200 відносних одиниць шкали довжин хвиль, через кожні 100 одиниць визначати за показами мікроамперметра значення фотоструму .
Обчислити значення коефіцієнта пропускання напівпровідникового кристала для різних довжин хвиль за формулою:
. (1)
За знайденими значеннями згідно (1) побудувати графік, по осі якого відкладати довжини хвиль , а по осі – відповідні значення .
Знайти значення коефіцієнта поглинання напівпровідникового кристала для різних довжин хвиль, використовуючи співвідношення
. (2)
Побудувати графік залежності .
Визначити значення ширини ΔЕ забороненої зони напівпровідникового кристала за перетином дотичної до лінійної ділянки короткохвильової області кривої з віссю абсцис. Результат виразити в еВ.
Результати вимірювання та обчислень записати в таблицю 2.
Проаналізувати одержані результати.
Таблиця 2
n, відн.од.
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
λ, нм
410
420
430
437
450
458
470
477
486
492
Iф(λ), мкА
2
2,5
2,5
3
3,5
4
4
4,5
5
6
T(λ)
66,7
62,5
50
50
50
50
44,4
41
33,3
31,6
α (λ)
33,3
37,5
50
50
50
50
55,5
59,1
66,7
68,4
, *10-5
7,3
7,1
7
6,86
6,66
6,55
6,38
6,3
6,2
6,1
hν, Дж
3,03
2,95
2,88
2,84
2,76
2,7
2,64
2,6
2,55
2,52
ΔЕ, еВ
1,49
n, відн.од.
2100
2200
2300
2400
2500
2600
2700
2800
2900
3000
λ, нм
520
537
543
556
576
600
630
662
698
736
Iф(λ), мкА
6,5
8
8,5
9
9
9,5
10
11
12
14
T(λ)
27,1
25,8
21,25
16,7
12,8
10,8
10,2
13,1
16,7
41,2
α (λ)
73
74,2
78,75
83,3
87,1
89,2
89,8
87
83,3
58,8
, *10-5
5,8
5,6
5,5
5,4
5,2
5
4,7
4,5
4,3
4,1
hν, Дж
2,38
2,31
2,28
2,23
2,15
2,07
1,97
1,87
1,77
1,68
ΔЕ, еВ
1,49
n, відн.од.
3100
3200
λ, нм
780
834
Iф(λ), мкА
11
6
T(λ)
31,7
100
α (λ)
8,3
0
, *10-5
3,8
3,6
hν, Дж
1,59
1,49
ΔЕ, еВ
1,49
Графік залежності =
Графік залежності
Графік залежності =
Графік залежності α(λ)=λ
Висновок: під час даної лабораторної роботи, ми досліджували спектральну чутливість селенового фотоелемента, та спектральний розподіл коефіцієнтів пропускання та поглинання напівпровідникового кристала і визначення його ширини забороненої зони.
У таблиці 1. Можна побачити зміну фотоструму від довжини хвилі λ.
За обчисленими значеннями коефіцієнта пропускання Т(λ) напівпровідникового кристала, ми побудували графік залежності Т(λ)=λ.
За обчисленими значеннями коефіцієнта поглинання α(λ) напівпровідникового кристала, ми побудували графік залежності , де ν ми визначили з графіка залежності =.
ν=с/λ.
Ширину ΔЕ забороненої зони напівпровідникового кристала ми визначили в результаті накладання 2-х графіків α(λ)=λ і =. За експериментально знайденим значенням λ (максимальна довжина хвилі) у видимій області випромінювання, ширина забороненої зони напівпровідника визначається за формулою: ΔЕ=hc/λ.
В результаті обчислень, ширина забороненої зони напівпровідникового кристала ΔЕ=1,49 еВ.
За таблицею значень ширини забороненої зони ΔЕ напівпровідників, наш напівпровідник є Арсенід галію
14.12.2016 14:12-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора