Описание установки.
На рис.5 представлена схема лабораторной установки. Терморезистор 1, термометр 5 и нагреватель 4 помещены в закрытый сосуд.
Напряжение на нагреватель подается от трансформатора (ЛАТР), подключенного к сети 3. Терморезистор – это полупроводник, сопротивление которого зависит от температуры. Измерение сопротивления осуществляется мостом 2 типа Р333.
Для исследований применяют терморезистор ОСММТ– 4 (рис.6), состоящий из смеси окислов меди и марганца. Терморезистор 1 в виде стержня находится в замкнутом металлическом корпусе 2. Герметизация выводов 3 обеспечивается слоем олова и стеклянным изолятором 4.
Терморезисторы применяют для измерения температуры.
Выполнение работы.
1. Сопротивление терморезистора при комнатной температуре измерить при помощи моста 2.
2. Включить нагреватель.
3.
Измерять сопротивление терморезистора
через каждые
С.
Провести 4 –
5 измерений, не допуская повышения
температуры более
С.
4. Результаты измерений занести в таблицу 1.
5.
Построить график зависимости сопротивления
от температуры в координатах lnR
и Т
.
6. Рассчитать значение энергии активации (ширины запрещенной зоны) по формуле (10).
7. Вычислить температурный коэффициент сопротивления полупроводника по формуле (14).
8. Результаты вычислений занести в таблицу и сделать вывод.
Таблица 1
№ п/п |
R Ом |
t °С |
T К |
T-1 К-1 |
lnR |
α К-1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1. Каким образом происходит расщепление энергетических уровней на зоны в кристаллическом твердом теле?
Как образуется валентная зона?
Как образуется зона проводимости (свободная зона)?
Как возникает собственная проводимость полупроводников?
Какому закону подчиняется распределение электронов по энергетическим уровням?
Каков физический смысл функции Ферми — Дирака?
Как изменяется сопротивление полупроводника с ростом температуры? (Построить график этой функции). Сравнить с металлами.
8. Что такое температурный коэффициент сопротивления? Какова его зависимость от температуры? Сравнить температурный коэффициент сопротивления полупроводников и металлов.