Conductia electrica la metale si semiconductori

REFERAT

Conductia electrica la metale si semiconductori

Conductia electrica la metale

La temperaturi obisnuite, electronii de valenta ai metalelor se gasesc in banda de conductie; acest lucru inseamna ca ei sunt liberi sa se miste in interiorul cristalului; ei nu mai apartin unui atom anume si constituie astfel purtatori de sarcina electrica liberi. Acesti electroni se comporta ca un gaz in care se "scufunda" reteaua cristalina. Sub actiunea unui camp electric exterior, de intensitate E , electronii de conductie capata o miscare ordonata, ce se constituie intr-un curent electric de densitate:

unde dQ este sarcina electrica transportata in intervalul de timp dt prin suprafata transversala de arie dS, pe directia campului electric.

Aceasta miscare dirijata se suprapune peste agitatia termica a purtatorilor si are loc cu o viteza medie constanta, numita viteza de drift.

Disanta parcursa intre doua ciocniri consecutive este egala cu drumul liber mediu, dependenta de timp a vitezei electronului este de forma: t_e este timpul dintre doua ciocniri consecutive iar V_max este dat de relatia:

Viteza de drift a electronilor de conductie are expresia:

Marimea µ_n reprezinta mobilitatea electronilor de conductie. Densitatea de curent va fi deci:

Inlocuind unde α este conductivitatea electrica a metalului iar ρ este rezistivitate electrica a acestuia, densitatea de curent se scrie sub forma:

care reprezinta forma locala a Legii lui Ohm.

Conductia electrica la semiconductori

Exista doua tipuri de purtatori: electronii si golurile. Acestia se vor deplasa sub actiunea unui camp electric exterior cu viteza de drift:

Fiecare tip de purtator de sarcina va creea un curent electric cu densitatea:

Sensul celor doi curenti, este acelasi cu sensul campului electric exterior, avand densitatea:

Conductivitatea unui semiconductor intrinsec este aproximativ o functie exponentiala ce creste odata cu cresterea temperaturii. Rezistenta unei probe semiconductoare are expresia:

Daca se reprezinta grafic functia , graficul este o dreapta de panta , din care se poate determina largimea benzii interzise.

Dispozitiv experimatal

Dispozitivul experimatal este format din:

-pastila semiconductoare;

- cuptor electric;

- termocuplu;

- termometru;

-sursa;

-multimetru.

Mod de lucru

Se ia o pastila semiconductoare si se introduce in cuptor alaturi de un termocuplu, termocuplul fiind legat la un termometru pentru a putea masura temperatura cuptorului.

Pastila semiconductoare se leaga la un bornele unui multimetru pentru a-I putea masura rezistenta electrica.

Prelucrarea si prezentarea datelor experimentale