Порядок выполнения работы. Экспериментальная установка

Экспериментальная установка

Схема экспериментальной установки представлена на рис.16.7. Образцы помещены внутри нагревательной печи 1. Температура измеряется ртутным термометром 2. Печь подключается через индуктивное сопротивление 3 к сети переменного напряжения 220 В. Через образцы 4, соединённые последователь‑
но, пропускается постоянный ток после его выпрямления мостом 5. Тумблер 6 переключает вольтметр на измерение напряжения либо на полупроводниковом образце (нижнее положение), либо на металлическом (верхнее положение).

Внимание! Нагрев начинается сразу после включения установки в сеть. Заранее подготовьте таблицы для записи опытных данных.

1. Установите тумблер 6 в нижнее положение (полупроводник).

2. Включите установку в сеть.

3. Измерьте и запишите в табл.16.1 температуру t, силу тока I и напряжение U.

Таблица 16.1

t ^0C	Т, К	Полупроводник	Металл
I, A	U, В	R, Ом	lnR	, К^-1	I, A	U, В	R, Ом
			αм=

4. Переключите тумблер 6 вверх (металл).

5. Запишите значения I и U при той же температуре.

6. Когда температура достигнет 30⁰С, снова измерьте и запишите значения I и U для обоих образцов.

7. Измеряйте и записывайте значения тока и напряжения при температурах, указанных в табл.16.1.

8. Отключите установку от сети.

9. Для каждой температуры вычислите сопротивление обоих образцов по формуле (16.16).

10. Для полупроводника определите lnR и . Все полученные данные запишите в табл.16.1.

11. Постройте графики зависимостей: R = f (T) – для обоих образцов и – для полупроводника.

12. По графику R = f (T) для металла определите R ₀ – сопротивление при t =0⁰C и вычислите температурный коэффициент сопротивления α_м по формуле (16.12б).

13. Используя график зависимости для полупроводника, определите энергию активации по формуле (16.15). Выразите её в джоулях и электрон-вольтах.

14. Оцените погрешности вычисленных величин α_м и . Все полученные значения запишите в табл. 16.1.

Контрольные вопросы

1. Как объясняет зонная теория деление твердых тел на металлы, полупроводники и диэлектрики?

2. Что такое валентная зона? Зона проводимости? Запрещенная зона? Как они образуются?

3. Сформулируйте принцип Паули.

4. Запишите формулу статистического распределения Ферми-Дирака (16.1). Как из неё можно получить зависимость сопротивления полупроводника от температуры?

5. Объ­яс­ни­те ме­ха­низм соб­ст­вен­ной про­во­ди­мо­сти в по­лу­про­вод­ни­ках.

6. Как зависит сопротивление полупроводника от температуры и почему?

7. Что та­кое энер­гия ак­ти­ва­ции?

8. Нарисуйте график зависимости lns от 1/Т для собственной и примесной проводимости.

9. Объясните методику определения ширины запрещенной зоны (энергии активации) полупроводника.

10. Как зависит сопротивление металла от температуры и почему?

Используемая литература

[1] §§ 43.1, 43.2, 43.3, 43.4, 43.5;

[2] §§ 13.11, 40.1, 40.2, 40.3, 40.6;

[3] §§ 4.42, 4.43, 4.45, 4.46, 4.48, 4.49, 4.50, 4.51, 4.52;

[5] § 26;

[6] §§ 39, 40, 42, 43;

[7] §§ 98, 238, 240, 241, 242, 243.

Лабораторная работа 3-17

Дата добавления: 2015-03-29