Методика измерений

Принципиальная схема измерения термоЭДС приведена на рис. 3. Температуры холодного Т₁ и горячего Т₂ концов полупроводника, а также термоЭДС, последовательно измеряются цифровым милливольметром с большим внутренним сопротивлением. Разность температур концов образца должна быть не менее 10 С. Общий подогрев для определения температурной зависимости термоЭДС производится нагревателем, который включается тумблером «общий подогрев».

Рис. 3. Принципиальная схема измерения термоэдс

Важно отметить, что объемная термоЭДС, возникающая в полупроводнике намного больше контактной разности потенциалов, имеющей место в электрической цепи, составленной из различных материалов, у которых работа выхода различна. Полное напряжение, регистрируемое вольтметром, складывается из термоЭДС объемной и контактной и падения напряжения на полупроводниковом образце. Второй и третьей составляющей можно пренебречь при правильном выборе материалов контактов и методики измерения. Так для германия электроды должны быть свинцовыми. Милливольтметр необходимо выбирать с большим внутенним сопротивлением.

Средняя температура всего образца измеряется как среднее арифметическое температур Т₁ и Т₂.

При подготовке к работе следует обратить внимание на два обстоятельства.

1. Термопары должны иметь хороший контакт с образцом.

2. Термопары не должны за счет теплоотвода искажать температурное поле в образце.

Эти требования можно выполнить, припаяв тонкие термопары к торцам полупроводника.

Задание к работе

Порядок выполнения работы.

1. При измерениях поддерживать разность температур между горячим и холодным спаями 10 градусов, что составляет приблизительно 0,6 (мВ).

2. Не включая общего подогрева, включить тумблер «разность температур», добиться разности показаний между горячим ( ) и холодным спаями ( ) 0,6 (мВ), измерить термоЭДС ( ) полупроводника. Записать показания термопар и по графику определить температуру горячего и холодного спая. Внести показания в таблицу.

3. Включить тумблер «общий подогрев». При определённых показаниях термопары холодного спая ( ) с помощью тумблера «разность температур» добиться разности между горячим ( ) и холодным спаями 10 градусов. Определить значение термоЭДС ( ), внести показания в таблицу. Измерения термоЭДС проводить через каждые 10 С. Построить график зависимости коэффициента термоЭДС – α от Т. Измерения проводить до 450 градусов (К), считая комнатную температуру равной 300 градусов (К).

4. Рассчитать энергию Ферми по данным термоЭДС. Построить график зависимости приведённого значения энергии Ферми от температуры.

5. Определить эффективную массу из первого измерения термоЭДС. Концентрация электронов задается преподавателем.

6. Результаты измерений свести в следующую таблицу.

(мВ)	(К)	(мВ)	(К)	UT (В)	(градус)	T (К)	α (В/градус)

В таблице: – термоЭДС правой термопары (мВ); Т₁ – температура правого конца образца; – термоЭДС горячего спая термопары; Т₂ – температура левого конца образца; U_T –термоЭДС полупроводника; ∆Т = Т₂ – Т₁ разность температур на концах образца; температура образца; – коэффициент термоЭДС (В/град);  – приведённое значение энергии Ферми (безразмерная).