Лабораторна робота

«Постійний струм у напівпровідниках»

Завдання 1. Підготувати і провести демонстрацію «Залежність електропровідності напівпровідників від температури». Познайомитись з набором напівпровідникових приладів.

Обладнання: термістор ММТ-4 на підставці, гальванометр демонстраційний від амперметра, батарея акумуляторів, ключ, спиртівка, з'єднувальні провідники, навчальна таблиця "термістори ".

Література: інструкція до набору.

Перед демонстрацією досліду учнів знайомлять з будовою термістора ММТ-4 по таблиці, де прилад зображено крупним планом у розрізі (мал.1). Букви "ММ" означають напівпровідниковий матеріал, із якого зроблено термістор (окиси марганцю і міді), Т - термістор, 4 умовне позначення конструктивного оформлення.

Т ермістор має форму циліндричного стержня 5 довжиною 12 мм і діаметром 2 мм. На кінці стержня надіті контактні ковпачки 3 з виводами із мідного проводу. Поверхня стержня покрита фарбою і обернена металевою фольгою 4, яка гарантує теплообмін між термістором і навколишнім середовищем. Один вивід термістора припаяний оловом 6 до дна металевого корпусу 2, а другий проходить в трубочці, яка вварена в скляний ізолятор 1.

Після розгляду будови на дошці креслять схему і по ній складають установку (мал. 2).

Т ермістор закріплюють на підставці в горизонтальному положенні і включають в електричне коло послідовно з демонстраційним гальванометром, батарею акумуляторів і ключем.

П

Мал.2

ри замкненні кола гальванометр показує деякий струм і стрілка його відхиляється приблизно на 2 поділки шкали "0-10". Величина цього струму залежить від напруги джерела і початкового опору термістора, тобто його опору при кімнатній температурі. Після цього термістор повільно нагрівають над полум'ям спиртівки (полум'я не повинно дотикатись до приладу) і спостерігають повільне збільшення струму. Коли стрілка гальванометра буде наближатись до останніх поділок шкали, нагрівання припиняють.

Далі показують зворотній процес охолодження термістора. І при охолодженні його у холодній воді стрілка гальванометра швидко переміщується у зворотному напрямку.

Дослід показує, що опір напівпровідників при підвищенні температури зменшується і навпаки, при зниженні температури збільшується.

Завдання 2. Продемонструвати залежність електропровідності напівпровідника від освітленості.

Обладнання: фоторезистор ФСК-І на панелі, джерело постійного струму з напругою 4... 6 В, демонстраційний гальванометр (від амперметра), кишеньковий ліхтарик або електрична лампа на підставці, з'еднувальні провідники.

Література: В.А.Буров. ч. 2

М.М.Бондаровський. т. 3

Н.М.Шахмаев. Демонстрационные опыты по электродинамике.

Складають електричне коло з фоторезистора, гальванометра і джерела постійного струму (мал. 3). Спостерігають невелике відхилений стрілки гальванометра. Повільно наближають до фоторезистора засвічений ліхтарик або лампу і демонструють поступове збільшення еили струму в колі, що свідчить про збільшення електропровідності (зменшення опору) фоторезистора зі збільшенням освітленості. Не зміяюючи освітленості фоторезистора, змінюють полярність вмикання фоторезистора. При цьому спостерігають, що значения сили струму не змінюеться. Роблять відповідний висновок.

Завдання 3. Показати дію фотореле з фоторезистором.

Обладнання: фоторезистор напідставці, радіореле поляризовапе напідставці, джерело постійного струму напругою 4... 6 В, електрична лампочка по-тужністю 60 Вт на підставці, кишеньковий ліхтарик, вимикач, з'еднувальні проводи.

Література: В.А.Буров. ч. 2

М.М.Бондаровський. т. 3

Н.М.Шахмаев. Демонстрационные опыты по электродинамике.

Для демонстрування дії фотореле складають установку за мал. 4. Фоторезистор, джерело постійного ..струму й обмотку реле вмикають послідовно. У виконуючому колі використовують нормально розімкнені контакти реле (мал. 5). Коли фоторезистор освітити кишеньковим ліхтариком, реле спрацьовус і вмикае сигнальну лампу. Перетинаючи пучок світла, який падае на фоторезистор, рукою або непрозорим предметом, показують, що кожного разу реле встигае ввімкнути і вимкнути сигнальну лампу.

Учням повідомляють, що за таким принципом праіпоють різноманітні автоматичні лічильники (наприклад, лічильники деталей на конвеері).

Після цього у виконуючому колі використовують нормально замкнені контакти реле. Тепер сигнальна лампа гаснутиме при освітленні фоторезисгора. Цей дослід розкривае принцип автоматичного вмикання вуличного освітлення, засвічування бакенів тощо.

Завдання 4. Продемонструвати та пояснити дію автоматичного сигналізатора рівня рідини або сипких тіл.

Обладнання: кювета з плоскопаралельними стінками на підставці, стакан з підфарбованою чорнилом водою, гумова груша.

Література: В.А.Буров. ч. 2

М.М.Бондаровський. т. 3

Н.М.Шахмаев. Демонстрационные опыты по электродинамике.

В.Ю.Миргородський. Радіоелектроніка в шкільному фізичному експерименті.

Установку для демонстрування дії автоматичного сигналізатора рівня рідини або сипких тіл сютадають за мал. 6. У виконуючому колі використовують нормально замкнуті контакти реле. На початку досліду кювета порожня, і світло від ліхтарика вільно проходить до фоторезистора. Сигнальна лампа не горить. Потім у кювету повільно наливають підфарбовану чорнилом воду і спостерігають підвищення рівня рідини в кюветі. Як тільки рідина перекрие світловий пучок, реле спрацюс й увімкне сигнальну лампу.

Опускають у кювету кінчик стиснутої гумової груші і знижують рівень рідини. Демонструють погасания сигнальної ламни, як тільки перекриття світлового пучка припиниться.

Після закінчення досліду учням слід розповісти, що подібні автоматичні пристрої використовують на різних виробництвах, де необхідно контролювати рівень рідин або сипких тіл (піску, вугілля, зерна тощо).