تجربة رقم 6: الخواص الكهربية للموصلات
30 Questions
0 Views

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

ما هي العلاقة التي تعبر عن التوصيلية الكهربائية في المواد شبه الموصلة؟

σ = Νε με e + Νημη ε

ما الفرق بين التوصيل الذاتي وغير الذاتي في المواد شبه الموصلة؟

التوصيل الذاتي يعتمد على الخصائص الداخلية للمادة، بينما التوصيل غير الذاتي يعتمد على إضافة شوائب خارجية.

كيف يؤثر وجود الإلكترونات والثقوب على التوصيلية الكهربائية؟

وجود الإلكترونات والثقوب يزيد من التوصيلية الكهربائية عن طريق زيادة حركة الشحنات.

ماذا يمثل الرمز 'σ' في العلاقة المذكورة؟

<p>'σ' يمثل التوصيلية الكهربائية للمادة شبه الموصلة.</p> Signup and view all the answers

ما هو الدور الذي تلعبه الشوائب في تعرض المواد شبه الموصلة للتوصيل غير الذاتي؟

<p>الشوائب تزيد من عدد الشحنات المتاحة للتوصيل، مما يعزز التوصيلية غير الذاتية.</p> Signup and view all the answers

ما هو المدي الذاتي للحرارة في شبه الموصل؟

<p>هو مدي الحرارة الذي لا تتغير فيه الخصائص الكهربية في شبه الموصل بسبب وجود شوائب في البلورة.</p> Signup and view all the answers

ماذا يمثل شريط التوصيل في شبه الموصل عند الصفر المطلق؟

<p>يمثل شريط التوصيل فارغاً عند الصفر المطلق.</p> Signup and view all the answers

ما هي الفجوة الطاقية في شبه الموصل؟

<p>هي الفجوة التي تفصل بين شريط التوصيل وشريط التكافؤ.</p> Signup and view all the answers

كيف يؤثر وجود الشوائب في البلورة على الخصائص الكهربية لشبه الموصل؟

<p>وجود الشوائب يؤدي إلى عدم تغيير جوهري في الخصائص الكهربية عند درجات حرارة معينة.</p> Signup and view all the answers

ما الفرق بين شريط التوصيل وشريط التكافؤ في شبه الموصل؟

<p>شريط التوصيل فارغ بينما شريط التكافؤ مملوء بالإلكترونات.</p> Signup and view all the answers

ما هي أفضل طريقة لقياس المقاومات المتوسطة والصغيرة؟

<p>طريقة الوصلات الأربعة.</p> Signup and view all the answers

أي التيارات الكهربية يجب تمريرها في الدائرة الكهربية؟

<p>تيار كهربي ثابت في حدود A 0.05 – 0.01.</p> Signup and view all the answers

لماذا تعتبر الدائرة الكهربية الموضحة دقيقة في قياس المقاومات؟

<p>لأنها تستخدم طريقة الوصلات الأربعة والتي تقلل من التأثيرات الخاطئة.</p> Signup and view all the answers

ما الخطوة الأولى في خطوات العمل عند استخدام الدائرة الكهربية؟

<p>التأكد من الوصلات الكهربية كما في الشكل.</p> Signup and view all the answers

ما الشكل العام الذي توضح فيه طريقة الوصلات الأربعة؟

<p>الشكل ٥.</p> Signup and view all the answers

ما هو احصاء فيرمي - ديراك وكيف يتم التعبير عنه؟

<p>احصاء فيرمي - ديراك هو طريقة لحساب توزيع الالكترونات في مستويات الطاقة. يُعبر عنه بـ $f(E) = rac{1}{1 + e^{(E - EF)/kBT}}$.</p> Signup and view all the answers

ما هي الرموز المستخدمة في معادلة احصاء فيرمي - ديراك؟

<p>الرموز المستخدمة هي $E$ مستوى الطاقة، $EF$ مستوى طاقة فيرمي، $kB$ ثابت بولتزمان، و $T$ درجة الحرارة.</p> Signup and view all the answers

ما هي الأدوات الأساسية المستخدمة في التجربة المذكورة؟

<p>الأدوات الأساسية تشمل عينة شبه موصلة، وصلات كهربائية، فولتميتر رقمي، مولد تيار ثابت، فرن كهربي، ومصدر جهد متردد.</p> Signup and view all the answers

كيف يؤثر مستوى طاقة فيرمي على خصائص المادة شبه الموصلة؟

<p>يؤثر مستوى طاقة فيرمي على توزيع الالكترونات وبالتالي على خصائص التوصيل في المادة شبه الموصلة.</p> Signup and view all the answers

ما هو الدور الذي يلعبه فرن الكهربي في التجربة؟

<p>يلعب فرن الكهربي دوراً في التحكم في درجة الحرارة لضبط خصائص عينة شبه الموصلة.</p> Signup and view all the answers

كيف يمكن قياس قيمة الجهد عند درجة حرارة معينة؟

<p>يمكن قياس قيمة الجهد عن طريق توصيل وصلتي الجهد ومتابعة التغير عند رفع درجة الحرارة.</p> Signup and view all the answers

ماذا يجب أن تفعل بعد قياس الجهد عند كل 5 درجات حرارة؟

<p>يجب حساب قيمة المقاومة باستخدام العلاقة R = V/I.</p> Signup and view all the answers

ما هي درجة الحرارة النهائية التي يجب الوصول إليها في هذه التجربة؟

<p>يجب رفع درجة الحرارة حتى تصل إلى 70 درجة مئوية.</p> Signup and view all the answers

ما هي الفترة الزمنية التي يتم فيها قياس الجهد؟

<p>يتم قياس الجهد بعد كل 5 درجات حرارة.</p> Signup and view all the answers

كيف تؤثر درجة الحرارة على قيمة المقاومة R؟

<p>زيادة درجة الحرارة عادةً تؤدي إلى تغيير في قيمة المقاومة R.</p> Signup and view all the answers

ما هي قيمة التوصيلية الكهربية σ إذا كانت a تساوي $2 × 10^{-5} m²$ وRa تساوي قيمة معينة؟

<p>σ = $ rac{2 × 10^{-5}}{Ra} $.</p> Signup and view all the answers

احسب قيمة In a إذا كانت a تساوي $2 × 10^{-5} m²$.

<p>In a = $ ext{ln}(2 × 10^{-5})$.</p> Signup and view all the answers

ما هو سمك العينة الذي تم استخدامه في العلاقة المذكورة؟

<p>سمك العينة هو $d = 2 × 10^{-3} m$.</p> Signup and view all the answers

كيف يمكن تمثيل العلاقة بين التوصيلية الكهربية وسمك العينة ومساحة المقطع؟

<p>العلاقة هي $σ = rac{a}{Ra}$ حيث a هي مساحة المقطع وRa هو سمك العينة.</p> Signup and view all the answers

لماذا تعتبر قيمة a مهمة في حساب التوصيلية الكهربية؟

<p>قيمة a تمثل مساحة مقطع العينة، مما يؤثر على تقدير التوصيلية الكهربية.</p> Signup and view all the answers

Study Notes

تجربة رقم (6) دراسة الخواص الكهربية للمواد شبه الموصلة

  • الهدف من التجربة هو تعيين قيمة فجوة الطاقة لشبه موصل (Semiconductor Energy gap) باستخدام ثلاثة طرق مختلفة لقياس.
  • تتضمن الطرق: تطبيق شبه موصل مستقل، تطبيق مقوم ثنائي (Diode) بالتغذية العكسية، وتطبيق مقوم ثنائي بالتغذية الأمامية.

الجزء الأول: تعيين فجوة الطاقة لشبه موصل مستقل

  • الهدف من هذا الجزء هو تعيين قيمة طاقة الفجوة (E) لمادة شبه موصلة مستقلة.
  • يهدف أيضاً إلى تعيين قابلية التحرك (+ μe) وتركيز الإلكترونات (N).
  • في درجات الحرارة المنخفضة، يعرض شبه الموصل النقي توصيلاً ذاتياً مختلفاً عن التوصيل الناتج عن الشوائب في العينات الأقل نقاءً.
  • المدى الذاتي للحرارة هو مدى الحرارة التي لا تتغير فيه الخصائص الكهربائية للشبه موصل بشكل جوهري بسبب شوائب البلّورة.
  • يُصوّر الشكل (1) مستويات الطاقة في شبه الموصل الذاتي، حيث يوجد شريط توصيل فارغ (conduction band) مفصول عن شريط التكافؤ المملوء بالإلكترونات (valence band) بفجوة طاقة (Energy gap (E) عند درجة الصفر المطلق (T=0K).

دراسة التوصيل

  • تتحرر الإلكترونات من شريط التكافؤ إلى شريط التوصيل بالحرارة، مما يساهم في التوصيل الكهربائي.
  • في درجات الحرارة المنخفضة، تتحكم الشوائب في الخصائص الكهربائية (كما في الشكل (2)).
  • التوصيل في المواد شبه الموصلة يعطى بالعلاقة: σ = Ne μe e + Nh μh e حيث يعتمد التوصيل على وجود الإلكترونات والثقوب.
  • لإيجاد Ne وNh تستخدم معادلة إحصاء فيرمي-ديراك: f(E) = 1 / (1 + e(E-EF)/kBT) حيث EF هو مستوى طاقة فيرمي، وKB هو ثابت بولتزمان.

الأدوات المستخدمة

  • عينة شبه موصلة على شكل اسطواني.
  • وصلات كهربائية.
  • جهاز لقياس الجهد ذو مقاومة دخول عالية (فولتميتر رقمي).
  • مولد تيار ثابت.
  • فرن كهربي.
  • مصدر جهد متردد (40 V AC).
  • ترمومتر يصل إلى 100 درجة مئوية.

خطوات العمل

  • تأكد من الوصلات الكهربائية.
  • مرر تيار كهربي ثابت في حدود 0.01-0.05 أمبير.
  • أرفع درجة حرارة العينة حتى تصل إلى 70 درجة مئوية.
  • لاحظ تغير الجهد عبر وصلتي الجهد مع تغير درجة الحرارة.
  • سجل قيمة الجهد لكل 5 درجات حرارة.
  • احسب المقاومة (R = V/I) لكل قيمة جهد.
  • احسب التوصيلية الكهربية (σ) من خلال علاقة معينة.
  • احسب ln σ .
  • ارسم علاقة بين 1/T و ln σ، سيعطيك هذا الرسم خط مستقيم.
  • احسب ميل الخط المستقيم و استخدمه لمعرفة قيمة فجوة الطاقة.
  • احسب قيم الثوابت الأخرى مثل A.

التعريض

  • يتم الحصول على البيانات من التجربة ووضعها في جدول يضم: درجة الحرارة (°C) ، درجة الحرارة (K) ، فرق الجهد (V)، المقاومة (R) ، التوصيلية (σ) و 1/T .

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Quiz Team

Description

تستعرض هذه التجربة طرق تعيين قيمة فجوة الطاقة لمادة شبه موصلة باستخدام تقنيات متعددة. تتضمن التجربة فحص الخصائص الكهربائية لموصل مستقل. يمكن للطلاب اكتساب فهم عميق حول الإلكترونات وتركيزها في المواد شبه الموصلة.

More Like This

Semiconductor Physics Quiz
3 questions
Semiconductor Materials Overview
12 questions
LED Operation and Band Gap Energy Quiz
10 questions
Use Quizgecko on...
Browser
Browser