Banda prohibida del germanio

Física. Electrones. Cálculo de resistencia

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PRACTICA 4

BANDA PROHIBIDA DEL GERMANIO

DETERMINAR LA BANDA PROHIBIDA DEL GERMANIOPRACTICA 4

  • Determinar la banda prohibida del germanio.

    • Datos experimentales:

TEMPERATURA (ºC)

(V-V´) (V)

I (m A)

20

4.65

612

25

4.40

7.42

30

4.01

9.41

35

3.65

11.44

40

3.35

13.05

45

2.96

15.17

50

2.57

17.05

55

2.18

19.17

60

1.92

20.64

65

1.64

22.10

70

1.43

23.30

75

1.21

24.42

80

0.90

26.08

90

0.75

26.89

95

0.67

27.37

  • Introducción:

En esta practica vamos a determinar el valor de la banda prohibida del germanio, el cual tiene unas dimensiones: 20x10x1 mm3

Primero hay que dejar claro lo que es una banda prohibida de energía, que es un intervalo energético que existe entre la banda de conducción vacía y la banda de valencia completamente llena de electrones pero que no es muy grande(alrededor de 1 eV) y esto nos indica que el germanio en este caso tiene una resistividad muy elevada a temperaturas bajas por lo que su tipo de conducción es extrínseca pero que al implementarle una radiación calorífica este aumenta su temperatura cambiando su conducción a una intrínseca. Como anotación decir que existe también un término medio entre ambas llamado vaciamiento de impurezas.

  • Desarrollo teórico:

En primero lugar lo que vamos a realizar en esta práctica es el cálculo de la resistencia para cada medida de la temperatura a partir de la expresión:

R=(v-v`)/I

R1=4.65/6.12=0.75 R2= 4.40/7.42=0.59 R3=4.01/9.41=0.42

R4=3.65/11.44=0.31 R5=3.35/13.05=0.25 R6=2.96/15.17=0.19

R7=2.57/17.05=0.15 R8=2.18/19.17=0.11 R9=1.92/20.64=0.09

R10=1.64/22.10=0.07 R11=1.43/23.30=0.06 R12=1.21/24.42=0.04

R13=0.90/26.08=0.03 R14=0.75/26.89=0.02 R15=0.67/27.37=0.02

Los valores de la resistencia viene dada en ohmios(Ω).

Una vez realizado el calculo de la resistencia procedemos a calcular los valores de la conductividad a partir de la expresión: σ=L/sR

La longitud la conocemos=20 mm

La sección la conocemos= 10x1 mm2

Y la resistencia la hemos calculado en el paso anterior así que hacemos los cálculos:

σ1 = 20/10*0.75=1.5 σ2=20/10*0.0.59=1.18 σ3=20/10*0.42=0.84

σ4=20/10*0.31=0.62 σ5=20/10*0.25=0.5 σ6=20/10*0.19=0.38

σ7=20/10*0.15=0.3 σ8=20/10*0.11=0.22 σ9=20/10*0.09=0.18

σ10=20/10*0.07=0.14 σ11=20/10*0.06=0.12 σ12=20/10*0.04=0.08

σ13=20/10*0.03=0.06 σ14=20/10*0.02=0.04 σ15=20/10*0.02=0.04

La unidad de media es el siemens/metro.

También podríamos haber utilizado para calcular la conductividad su inverso que es la resistividad.

Una vez recogido los valores de conductividad y resistencia realizamos la grafica en función de la conductividad frente a temperatura.(nota la grafica viene adjuntada por advanced grapher).

  • Conclusión de la practica:

Hemos estudiado en esta practica como podemos determinar la banda prohibida de energía mediante factores como temperatura diferencia de potencial e intensidad, así como la resistencia y la conductividad del materia, por lo que en la grafica obtenemos una línea descendente procedente de la conductividad hacia la temperatura, es decir, un descenso de la conductividad a medida de que va aumentando la temperatura