4.2.3. Особенности вольт-амперных характеристик
р-n переходов различных типов
Цель работы: Овладеть методикой анализа физических явлений на основе зонной теории твердых тел
Приборы и принадлежности: полупроводниковые диоды различного типа, электроизмерительные приборы, элементы электрических цепей
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА.
ТЕОРИЯ МЕТОДА И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Экспериментальное определение вида вольтамперной характеристики диодов проводится по стандартной электрической схеме (Рис.1).
Обратите внимание на то, что перекидной двухполюсной ключ К позволяет пропускать ток через диод в прямом и обратном направлениях.
Данные
опыта заносятся в таблицу. По ним строится
график вольтамперной характеристики
и проводятся расчеты параметров диода,
например
и
;
ЗАДАНИЯ
Произвести необходимые измерения, построить графики вольтамперных характеристик «обычного» и туннельного диодов. Рассчитать значения их параметров.
Выполнить основное задание данного исследования
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Указать разницу в структуре энергетических уровней электронов в изолированном атоме и твердом теле.
Объяснить механизм проводимости «обычного» и туннельного диода.
Объяснить ход вольтамперной характеристики «обычного» и туннельного диода.
Где и как применяются диоды? Приведите конкретные примеры, изобразив соответствующие электрические схемы.
4.3. Регистрация и количественная оценка ядерных излучений
4.3.1. Статистические свойства радиоактивных препаратов
Цель работы: выбрать и обосновать методику проведения эксперимента и анализа его количественных результатов на установке, имеющей счетчик микрочастиц.
Приборы и принадлежности: радиоактивные препараты, детекторы частиц, секундомеры.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА.
ТЕОРИЯ МЕТОДА И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Данная работа должна предварять весь цикл исследований по теме «Радиоактивность. Ядерные реакции. Взаимодействие ядерного излучения с веществом». Ее рекомендуется проводить фронтальным методом: вся подгруппа студентов выполняет одинаковые задания. Работа организуется так, что студенты работают на всех тех экспериментальных установках, на которых на последующих занятиях они будут проводить изучение конкретных явлений в соответствии с темой лабораторной работы. Следовательно, на данном занятии мы абстрагируемся от всех экспериментальных особенностей установок, сосредотачиваясь на одной: возможность подсчета количества частиц, попадающих на детектор в различные интервалы времени. Источником излучения могут быть радиоактивные препараты или радиоактивный фон. Процедура измерений описана в разделе 1.3 данного пособия. Каждый студент должен воспроизвести авторский эксперимент, работая на установке, указанной преподавателем. Таким образом, для каждой установки лаборатории будет выявлено возможность описания ее свойств распределением Пуассона и нормальным распределением.
ЗАДАНИЯ
Подсчитать не менее К раз (К ≥ 60) количество частиц (N) попавших от препарата на детектор в течение времени τ = 10 секунд.
Подсчитать числа случаев w, в которых на детектор попадало одинаковое количество частиц.
Отразить результаты измерений в виде таблицы и графика зависимости w = w(N).
Если график имеет более одного максимума, повторить измерения, выбрав τ = 20 секунд, а при необходимости τ = 30 секунд и так далее.
Рассчитать среднее значение количество частиц (Nср) попавших от препарата на детектор в течение выбранного промежутка времени τ.
Найти значение стандартного отклонения.
Найти относительную долю случаев (W%), в которых N отличались от Nср не более чем на одно стандартное отклонение; на два стандартных отклонения.
Сделать вывод о возможности описания свойств данной экспериментальной установки распределением Пуассона и нормальным распределением.
Найти среднюю скорость счета частиц путем деления числа всех зарегистрированных в эксперименте частиц на все время счета.
В заключение отсчитать 100 частиц (не обязательно точно, можно несколько больше) и определить скорость их счета. Сравнить ее значение с ранее полученным значением средней скорости. Сделать вывод о возможности проведения экспериментов на данной установке методом однократного счета числа частиц, при условии, что отсчитывается не менее 100 частиц.
Желательно проведение всех расчетов с использованием компьютера в редакторе Excel.
Выполнить основное задание данного исследования, с учетом его специфики.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
Рекомендуется подводить итоги выполнения данной работы в форме семинарского занятия. В своих выступлениях студенты могли бы актуализировать необходимые понятия теории вероятностей: вероятность распределение, случайные величины, стандартное отклонение, теоретический расчет средних значений и стандартного отклонения и т.д. Результаты обсуждения по всем установкам должны явиться основой для выбора методики счета числа частиц при выполнении всех последующих работ данного цикла.
Ее сущность состоит в следующем:
В КАЖДОМ ОПЫТЕ ПО ПОДСЧЕТУ ЧИСЛА ЧАСТИЦ СЛЕДУЕТ ОТСЧИТЫВАТЬ НЕ МЕНЕЕ 100 ЧАСТИЦ, ОГРАНИЧИВШИСЬ ОДНИМ ИЗМЕРЕНИЕМ.