Описание лабораторной установки

Схема установки представлена на рис.6.

Для нагревания сопротивления используется электрическая плитка ЭП. Металлическое сопротивление R_М и полупроводниковое сопротивление R_ПП помещаются в стакан с маслом, который устанавливается в сосуде с водой, размещаемом на электроплитке. Измерение температуры сопротивления производится термометром Т.

Измерение сопротивления испытуемых образцов осуществляется методом моста с помощью магазина сопротивлений МС, реохорда Р и гальванометра Г. При этом одним из четырех плеч моста является сопротивление R_М или R_ПП, подключаемое к схеме моста переключателем К1. Остальными плечами моста являются сопротивления магазина МС и реохорда Р.

Рис. 6

В процессе измерений добиваются балансировки моста, т е. отсутствия тока в цепи гальванометра, путем включения различных ступеней магазина сопротивлений или изменением положения движка реохорда. Для сбалансированного состояния моста справедливо равенство

, (7)

позволяющее определить интересующие нас сопротивления.

Если балансировка моста производится перемещением движка реохорда от его среднего положения, то вместо отношения можно взять отношение длин плеч реохорда, т. к. сопротивлениями реохорда являются участки калиброванной проволоки одного и того же сечения.

Определение сопротивления упрощается, если удается добиться балансировки моста только за счет переключения ступеней магазина при неизменном положении движка реохорда в среднем положении, т. е. при

. (7а)

В этом случае R₁ = R₂ = R_М(ПП).

Прорядок выполнения работы

1. Собрать электрическую схему по рис. 6.

2. Не включая электроплитку в сеть, отработать методику измерения сопротивления мостовым методом. При этом:

• отметить температуру масла Т°С ;

• поставить движок реохорда Р в среднее положение по длине проволоки;

• поставить переключатель К1 в положение R_М для измерения металлического сопротивления;

• меняя положение ручек переключателя ступеней магазина сопротивления, добиться отсутствия тока в цепи гальванометра Г. (Если переключением ступеней магазина этого сделать не удается, то использовать движок реохорда);

• занести полученные результаты в таблицу.

- электропроводимость (абсолютная).

3. Поставить переключатель К1 в положение R_ПП и по методике п.2 измерить сопротивления полупроводника R_ПП.

Металл					Полупроводник
Т, °С	R2, Ом		RМ, Ом	G, См	Т, °C	R2, Ом		RПП, Ом	G, См	lпR	T-1, К-1
до нагр.					до нагр.
25					30
35					40
45					50
55					60
65					70
75					80
85					90

4. Включить электрическую плитку в сеть и при температуре 25°С произвести измерение сопротивления R_М. При температуре 30°С произвести измерение сопротивления R_ПП, Далее измерять сопротивления R_М и R_ПП через каждые 10°С. (Для R_М при 25°,35°,45°... 85°С, для R_ПП, при 30°, 40°, 50°... 90°С).

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Электрическую плитку отключить от сети при достижении температуры масла 90° С.

5. По данным таблицы построить на одном графике зависимости R_М.= f(Т), R_ПП = f(T), а на другом графике – зависимость G_М = f(Т), G_ПП = f(T).

6. Определить величину температурного коэффициента сопротивления а для материала металлического сопротивления (по справочнику). Указать предполагаемые материалы этого сопротивления.

7. Построить график зависимости для полупроводника.

8. Определить ширину запрещенной зоны ΔE_З полупроводника по формуле (8), полученной на основе выражения (4) и данных графической зависимости

, (8)

где и – значения величины для двух произвольных точек графика зависимости а Т" и Т' –соответствующие этим точкам температуры;

k =1,38·10 ^{– 23} Дж/ К – постоянная Больцмана.