3. Експериментальна частина (варіант №1)
Досліджувані напівпровідниковий і металевий опори поміщені в термостат з нагрівачем, мішалкою і термометром. Спочатку в термостаті встановлюється кімнатна температура, при якій вимірюють опір термістора і металу. Потім включають на якийсь час нагрівач і, піднявши температуру в ньому на 5-70С, знову вимірюють опір. Такі виміри опорів через кожні 5-70С продовжують до 50-600С, зробивши не менше 10 вимірів. У процесі вимірів повинна безупинно працювати мішалка термостата. Опори термістора і металу вимірюють, використовуючи нульовий метод моста постійного струму.
Результати вимірювань заносять в таблицю.
№
|
t,0C |
T, K |
1/T 10-3 |
Термоопір |
Метал |
|||||
Rет, Ом |
Відношення плеч |
Rтерм Ком |
lnR |
Rет Ом |
Відношения плеч |
Rмет Ом |
||||
1 2 …… 10 |
…… …… |
…… …… |
…… |
…… …… |
………… |
………… |
…… …… |
…… …… |
…… …… |
…… …… |
4.Обробка результатів вимірів
За результатами вимірів будують три графіки залежностей: Rтерм=f(T) (рис.7), ln(Rтерм)=f(1/T) (рис.8) і Rмет=f(t) (рис.9).
З рисунків 8 і 9 робимо якісний висновок про залежність опору термістора і металу від температури.
На графіку залежності ln(Rтерм) від 1/T (рис.7) вибираємо дві точки, що лежать на прямій, визначаємо їхні координати і за допомогою формули (3) обчислюємо ширину забороненої зони напівпровідника. Отримане значення W у Дж переводимо потім в еВ1 . Знаючи W, за формулою (5) знаходимо температурний коефіцієнт опору термістора терм. для середнього значення вимірювального інтервалу температур.
Аналогічно, на графіку залежності R від t для металу (рис.9) вибираємо дві точки, що лежать на прямій, визначаємо їхні координати і за допомогою формули (6) обчислюємо температурний коефіцієнт опору.
Рис.7
|
Рис.8 |
-
Рис.9
Експериментальна частина (варіант №2)
Установка складається з електропечі з установленими в ній зразками й з вимірювального обладнання.
Перемикач «Зразок» призначений для почергового підключення зразків до вимірювального обладнання. Положенням перемикача «Зразок» відповідає підключення наступних зразків:
«0» - вимірювальний вхід обладнання закорочений;
«1» - метал (мідь);
«2» - сплав з низьким температурним коефіцієнтом опору (манганін або константан);
«3» - напівпровідниковий терморезистор;
Кнопки «нагрівання» і «вент» - призначені для включення й вимикання ( шляхом повторного натискання) електропечі й вентилятора відповідно.
Кнопка «Стоп інд.» призначена для включення й вимикання ( шляхом повторного натискання) режиму зупинки індикації значень температури й опору при знятті показань із інд. катодів.
Індикатори «0» і «Ом» призначені для індикації значень величини температури й опору зразків у процесі роботи.
Включити «Мережу» і дати прогрітися установці протягом 5 хвилин. Перемикачем «Зразок» виберіть зразок, опір якого буде досліджуватися. Нажати кнопку «Нагрівання». Спостерігаючи за індикатором «˚С», при досягненні необхідної температури виміру (ряд температур виміру рекомендується вибирати через 5˚), нажати кнопку «стоп інд.» і зняти показання з індикатору «Ом». Повторно нажати кнопку «стоп інд.». Перемикачем «зразок» виберіть другий зразок, опір якого буде досліджуватися й проробіть аналогічні дії. У такий спосіб роблять не менш 10 вимірів. При досягненні максимальної температури (100÷ 120˚ К), натисніть кнопку «вент». Спостерігаючи за індикатором «˚С» при досягненні необхідних температур виміру по вищезгаданому ряду температур, включаючи й виключаючи режим «стоп інд» і знімаючи показання з індикатору «Ом», одержіть дані для побудови залежності опору зразка від температури при охолодженні.
Результати вимірів заносять у таблицю.
№ |
t,˚C |
T, K |
1/T × 10ˉ³ |
Термоопір |
Метал |
|||||
Rнагр. Ом |
Rохл. Ом |
Rср. Ом |
lnR |
Rнагр. Ом |
Rохол. Ом |
Rср. |
||||
1 2 . . . 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
