Температурная зависимость проводимости полупроводника

Записать номер образца.

Поместить образец в нагреваемый объем. Удостовериться в том, что измеряемое сопротивление R не превышает порядка 200 кОм (иначе, что проводимость G — не ниже порядка 5 мкСм) — или иной величины, обусловленной пределами измерений используемого прибора.

Измерить температуру используя калиброванный и термопарный термометры. Вычислить систематическую погрешность термопарного термометра как разность между полученными значениями температуры.

Установить термопару в средней части нагреваемого объема.

Установить нулевой ток стабилизации источника питания нагревателя. Отключить нагревательный блок от источника и включить источник. Установить предельное напряжение порядка 1‒3 В. Замкнув выход источника накоротко, установить предельный ток около 1 А. Разомкнуть выход.

Подключить нагревательный блок к источнику соблюдая полярность. Увеличивать предельное напряжение до примерно 30 В — следя за тем, чтобы ток оставался равным нулю (ввиду отсутствия управляющего сигнала) и источник работал в режиме стабилизации напряжения (CV.)

Установить целевую скорость роста температуры около 0.1 °C на итерацию. (Что, при длительности итерации около 2.2 с, равно около 2.73 °C ⁄ мин.)

Включить автоматическое управление широтно-импульсной модуляцией. Установить частоту порядка 10 Гц; коэффициент коррекции порядка 10‒20; количество отсчетов для вычисления фактической скорости роста методом наименьших квадратов — порядка 15‒30.

Запустить программу и выполнить измерения при нагреве до порядка 115 °C.

По достижению температуры 115 °C — изменить значение целевой скорости роста температуры на −0.1 °C на итерацию (около −2.73 °C ⁄ мин.)

Выполнить измерения при остывании до порядка 30 °C — или иного значения, при котором скорость остывания становится ниже порядка 0.08 °C на итерацию (2.2 °C ⁄ мин.)

Отключить источник питания нагревателя.

Сохранить результаты.

Построить полученную экспериментальную зависимость на графике в координатах 1 ∕ T, lg R (или же 1 ∕ T, lg G.)

Определить тип полученной зависимости проводимости от температуры:

• собственная — один линейный участок (в указанных выше координатах);
• примесная на низких температурах и собственная на высоких — два линейных участка и переходный участок между ними.

Аппроксимировать зависимость логарифма сопротивления (проводимости) от обратной температуры — линейной функцией на участках собственной и примесной (если есть) проводимости, отдельно для нагрева и остывания образца. Дополнить построенный ранее график результатами аппроксимации.

Вычислить ширину запрещенной зоны из найденных коэффициентов при 1 ∕ T. Оценить погрешность исходя из разброса значений для случаев нагрева и остывания образца.

Сравнить полученное значение со справочным для данного полупроводника.

Оценить случайную погрешность, вызванную разностью между температурой рабочего объема и собственно образца, можно исходя из неравномерности изменения температуры — построив график ее зависимости от времени.