Jyväskylän Aattkorkeakoulu, IT-nsttuutt IIF00 Sovellettu fyskka, Syksy 005, 4.5 ETS Opettaja Pas epo alln lö Laatja - Pas Vähäartt Vuoskurss - IST4SE Tekopävä 005-9-4 Palautuspävä 005-9-8 8.9.005 /7
LABOATOIOTYÖ KUVAUS Tehtävän äärttely: Tarkotus on tutka ja äärttää ttauksssa käytetyn puoljohteen tyypp (p- ta n-tyypp), sekä laskea all-vako kokeellsest tattujen tulosten perusteella. Tehtävän suorttasen akana tullaan ttaaaan all-jänntteen suuruutta, sekä kentän voakkuutta ersuurusa vrtoja käyttäen. Tulokset krjataan etukäteen tehtyyn ttauspöytäkrjaan (svu 4, ttaustulokset ja lte, ttauspöytäkrja). Mtatusta arvosta prretään kuvaaja (svu 6, all-jännte agneettkentän funktona), josta graafsest äärtteleällä lasketaan suoren kulakertoet, sekä lasketaan näen tetojen perusteella all-vakot. Lopuks all-vakosta lasketaan keskarvo ja keskvrhe (svu 5, laskujen tulokset). Johanto: Vuonna 897 Ewn all huoas, että vrrallsen johten ollessa kohtsuorassa agneettkentässä elektronen kulkurata uuttuu. El kun johteen kytketään jännte ja kohtsuoraan shen agneettkenttä syntyy vrransuunnalle ja agneettkentällä kohtsuora jännte, jota kutsutaan alln jänntteeks. Myöhen tään lön huoattn tapahtuvan yös puoljohtessa. Tehtävässä käytetyt yhtälöt: Kulakertoen ( k ) laskenen: k U B all-jännte Magneettkentänvoakkuus all-vakon ( ) laskenen: k I I U B I all-jännte Magneettkentänvoakkuus Volfrajohten paksuus Volfrajohten läp enevä vrta ajonnan ( ) laskenen: Keskarvon keskvrheen ( ) laskenen: Mttaustulosten lukuäärä Keskarvon pokkeaen nelöen sua 8.9.005 /7
Mttausenetelät: 5 Työn suorttasessa käytetään johtena ohutta ( 5 0 ) volfraluskaa (vasen kuva, allgeneraattor, kohta ), joka on knntettynä all-generaattorn, sekä sähköagneetta jonka napakenkäparn väln generaattor latetaan. Mttalattena käytetään vrta-, jännte- ja kentänvoakkuusttareta. Lsäks kokoonpanoon kuuluu kaks vrtalähettä. all-generaattor Mttauskytkentä Kytkentä valsteltn ensn kentänvoakkuuen ttaasta varten. Sähköagneetn napakenkäparn laväl sääettn okeaks käyttäen generaattorn tuklevyä. apakengät krstettn kunnolla pakalleen ja nen ptävyyttä testattn kääntäällä agnetontvrta non 6A:n suuruseks. Tään jälkeen etsttn napakenken välstä antura lkuttelealla suurn kentänvoakkuus,, ja 4A:n D agnetontvrtoja käyttäen. Suurat löyetyt arvot krjattn ttauspöytäkrjaan. all-jännttetä tattaessa all-generaattor on asennettuna sähköagneetn napakenken väln. Sähköagneett eagnetsoaan syöttäällä kelohn 5A A-vrta ja vähentäällä stä htaast koht nollaa. Tään jälkeen nollataan krovolttttar. all-generaattorn syötetään 0A:n tasavrta ja potentoetrn (vasen kuva, all-generaattor, kohta 4) avulla sääetään krovolttttarn näyttää nollaks. Tään jälkeen suortetaan all-jänntteen ttaus ersuuruslla agnetont- ja all-generaattorn vrrolla tulokset ylös krjaten. 8.9.005 /7
Mttaustulokset: Mtattu all-jännte ( ): I IM,07 A,00 A,0 A 4,05 A,0 A -0,05-0, -0,5-0,4 6,0 A -0,09-0,0-0,60-0,76 9,0 A -0, -0,69-0,89 -,4,0 A -0,78 -,0 -,4 -,75 Vaalealla pohjalla olevat tulokset uutettava toellsks kaavalla tulos 0 5 V Mtattu kentänvoakkuus ( B ): VITA KETTÄ,07 A 89 T,00 A 554 T,06 A 758 T 4,07 A 877 T Yhstetyt ttaustulokset tsesarvona (svun 5 kuvaajaa varten): B I,0 A 6,0 A 9,0 A,0 A 0,89 T 0,50 µv,0 µv,50 µv 4,0 µv 0,554 T 0,90 µv,00 µv 6,00 µv 7,60 µv 0,758 T,0 µv 6,90 µv 8,90 µv,4 µv 0,877 T 7,80 µv,0 µv 4, µv 7,5 µv 8.9.005 4/7
Laskueserkt: Kulakertoen laskenen: (9,0 A:n suora) μv -μv μv k 5,7μVT 0,9T - 0,T 0,7T alln-vakon laskenen: (9,0 A:n suora),5 5 0 5,7μVT 87, 0 I 9,0 A alln-vakon keskarvon ja keskvrheen laskenen: 68, 0 87, 0 90,8 0 4, 0, 0, 0,6 0, 0 89,5 0 0 448,0 0 5, 0,7 0 49,0 0 946,0 0 5,4 0 4 ± ( 90 ± 8) 946,0 0 4 7,7 0 0-5,4 0 Laskujen tulokset: Kulakertoet: Vrta I Kulakerron,0 A 6,4 μvt 9,0 A 5,7 μvt 6,0 A 0,9 μvt,0 A 6,7 μvt all-vakot: Vrta I,0 A 68, 0 9,0 A 87, 0 6,0 A 90,8 0,0 A,6 0 all-vakon keskarvo keskvrheneen: - Δ 90 ± 8 0 ± ( ) 8.9.005 5/7
Kuvaajat: all-jännte agneettkentän funktona: alln generaattor agneettkentässä: 8.9.005 6/7
Työn ja tulosten arvont: all-vako: Itse laskettu arvo Krjallsuusarvo - ( 90 8) 0 - ± 89 0 Lähe: all-labran työ-ohje Laskettua tulosta verrattaessa krjallsuusarvoon e vo olla kun tyytyvänen. Tok tse vrheargnaal lähentelee 0 %:a, utta laskettu arvo lan vrherajaa on hyvn lähellä krjallsuusarvoa, kä on toella hyvä juttu. Mttaus on ss onnstunut hyvn. Mttavrhetä synty agneettkentän ttauksen yhteyessä, koska antura käsn lkuttaalla pt löytää kentän aksarvo. Sähköagneetn ja volfra-luskan vrran säätö e ollut kovn helppoa, koska säätöuuntajan nupp ol hyvn epäherkkä. Tästä syystä saan vrran saanen tosella ttauskerralla olkn vakeaa. Muutaassa ttauksessa olkn hean er vrransuuruuet kun kentänvoakkuuksa tattaessa. Tok kyseessä ol aksssaan uutaen kyenen llapeeren hetosta, joka tuskn kovn rakaalsest vakutt lopputuloksn. Myöskään vrtattaren näyttään okeellsuuesta ja tarkkuuesta e voa olla täysn varoja. Mttavrheen lsäks vrhettä synty yös käyrästön prron yhteyessä. Psteet evät täysn osuneet saalle suoralle, varsnkn penepen vrtojen kanssa tehtyjen ttausten ollessa kyseessä. Vvojen sjant pt karkeast arvoen prtää kohtaan joka vastas suunnlleen toellsta vvan sjanta. Jokasen suoran ptäs olla yös saansuuntasa (saa kulakerron), utta nän e ollut varsnkaan kahella alalla suoralla. Syy on toennäkösest ttavrhessä sekä nhllsstä vrhestä ttauksa tehtäessä. Suoren er kulakertosta huolatta nen avulla lasketut allvakot ja nstä laskettu keskarvo ja keskvrhe antovat lopputuloksesta yllättävän hyvän. Saausta ttaustulokssta ja käytetyn kytkennän (svu 6, alln generaattor agneettkentässä) perusteella voaan päätellä, että käytetty puoljohe ol tyypltään P. Kokonasarvo: Mttausten tekenen ol suhteellsen nopeaa ja helppoa. Tosn aluks nollaus en peleen ja sae akaseks hassuja tuloksa. ouate yös lan tarkast ohjeta ja ehe tata lähes puolet arvosta ohjeen ukasest napasuuksa vahellen ennen kun opettajae Pas epo tul korjaaaan tlanteen. Lopputuloksen kannalta ols rttänyt yksllä jänntteen napasuukslla ttaanen, tällön tuloksa tuls 6 kpl. Ohjeta seuraaalla ntä ols tullut 64 kpl. ollauksen ollessa pelessä ee okeastaan enettäneet tään, sllä suorte ttaukset uuestaan nollauksen jälkeen uusen ohjeen ukasest. Työ onnstu loppujenlopuks hyvn ja tse raporttnkn olen onen uutoksen jälkeen tyytyvänen. 8.9.005 7/7