- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ВОДЫ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание установки
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
- •Принцип действия вискозиметра и его устройство
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ИЗМЕРЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ КВАЗИЛИНЕЙНЫМ МЕТОДОМ
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Конструкция лабораторной дилатометрической установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литература
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРАЩЕНИЯ ЭНТРОПИИ ПРИ ПЛАВЛЕНИИ ОЛОВА
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литература
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы*
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7
- •Экспериментальная установка для исследования эффекта Холла в полупроводниках
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ МАГНЕТИКОВ
- •Краткие теоретические сведении
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Список лшературы
- •ИЗУЧЕНИЕ ЗАТУХАЮЩИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗАМКНУТОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
- •Краткие теоретические-сведения
- •Описание установки
- •ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ЗАМКНУТОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ С ПОМОЩЬЮ МИКРОИНТЕРФЕРОМЕТРА ЛИННИКА
- •Принцип действия и описание прибора
- •Описание прибора
- •Выполнение работы
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
- •ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание установки и метода измерений
- •СОДЕРЖАНИЕ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И МЕТАЛЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
Цель работы: ознакомиться с методом исследования зависимости электросопротивления полупроводников и металлов от температуры.
Приборы и принадлежности: установка с образцами и термометром, электроплитка, цифровые приборы Щ4313.
Краткие теоретические сведения
Известно, что электросопротивление полупроводников с повышением температуры уменьшается по закону
|
|
|
А£ |
|
|
|
|
R = R0e2kT, |
|
|
(1) |
||
где АЕ - |
ширина запрещенной |
зоны; |
к - |
постоянная |
Больцмана, |
|
Т - термодинамическая температура. |
|
|
|
|
|
|
Причиной этого является температурный рост концентрации подвижных |
||||||
носителей заряда (электронов и дырок) согласно соотношению |
|
|||||
|
|
АЕ |
|
|
|
|
|
л ~ е |
2кт |
|
|
(2) |
|
Прологарифмировав соотношение (1), получим |
|
|||||
|
|
|
AF |
1 |
|
(3) |
|
1пЛ = 1пЛ0 + -------. |
|
||||
|
|
0 |
2 к Т |
|
|
|
График |
найденной линейной зависимости |
ln/J = / ^ j |
(рис. 1) есть |
|||
прямая, образующая с осью абсцисс угол а, причем |
|
|||||
|
« а |
Д£ |
|
|
(4) |
|
|
- |
- . |
|
|
||
|
Рис. 2. Зависимость R =J[t) для металлов |
|
|
Следовательно, ширину запрещенной зоны (энергию активации) можно |
|
определить из графика по формуле |
|
|
|
A£ = 2fctga, |
(5) |
где |
tg a = -ДИ ) |
(6) |
|
g Д(1/ту |
|
к= 1,38-10'23 Дж/К. |
|
|
|
Значение АЕ рассчитывают в эВ (1 эВ = 1,6-10'19 Дж). Для |
повышения |
точности результата угловой коэффициент (4) прямой графика (см. рис. 1) необходимо вычислить по методу наименьших квадратов.
Для проводников первого рода (металлов) характерно увеличение электросопротивления с повышением температуры. В небольшом диапазоне изменения температуры выполняется зависимость (рис. 2):
R = R0(\ + a t), |
(7) |
где RQ- сопротивление проводника при О °С; R - |
сопротивление проводника |
при / °С, a - температурный коэффициент сопротивления. Раскрывая скобку в уравнении (7), получим линейную зависимость
R = R0 + bt, |
|
(8) |
где |
|
|
b = R0a |
(9) |
|
- угловой коэффициент прямой графика |
||
(см. рис. 2). |
|
|
Описание установки |
|
|
Исследуемый |
полупроводник |
(тер |
мистор) и катушка из медной проволоки |
||
расположены в непосредственной |
бли |
|
зости от ртутного |
шарика термостата |
|
(рис. 3). Термометр вместе в катушкой и полупроводником погружены в глицерин, налитый в сосуд С|, который, в свою очередь, погружается в сосуд с водой С2,
установленный на электроплитке.
Измерение сопротивления полупроводника и катушки производится с помощью цифрового прибора Щ4313.
Порядок выполнения работы
1.Измерить сопротивление проводника катушки из медной проволоки при комнатной температуре. Результаты занести в табл. 1.
2.Измерить сопротивление полупроводника при комнатной темпе ратуре. Результаты занести в табл. 2.
3.Включить нагреватель и в процессе нагревания измерить сопротивле
ние полупроводника и металла в интервале |
температур до 90 °С (через |
||
10 °С). Результаты занести в табл. 1 и 2. |
|
|
|
|
Для металла |
|
|
4. Методом наименьших |
квадратов |
по |
данным табл. 1 вычислить |
значения R{)и b зависимости (8) по следующим формулам: |
|||
N |
( 1 N |
\ N |
|
|
I * A - т т ! '/ Е * . |
||
Ь = |
ы\____ V v /=1 |
уi=i |
|
N |
( 1 N |
\ N |
|
Ъ ,г - *Е>< Ь
1=1 |
V v 1=1 )ы 1 |
1 " |
N \ |
( 10)
(11)
"f t
5.Построить график зависимости Д=Д/, °С) по двум точкам: Д0 и R, взятым для произвольного значения температуры. Нанести на график экспериментальные точки.
6.Вычислить температурный коэффициент сопротивления а по формуле (9).
Для полупроводников
7. Построить график зависимости R =ДТ) для полупроводника по данным табл. 2.
8. По данным табл. 2 вычислить значения эмпирических параметров In До и tg а методом наименьших квадратов по следующим формулам:
|
|
, N 1ЛN |
|
ц щ 1 |
—У — У щ |
|
|
tga = 1=1 V |
Т,- |
|
( 12) |
|
\2 |
||
|
|
|
|
|(^14 fiF
i |
/V |
( 1 N , |
9. Построить график |
зависимости |
ln/? = ln/?0 + — tg a по двум точкам, |
при произвольно взятых значениях температуры. Нанести на график экспериментальные точки, взятые из табл. 2.
10. Вычислить энергию активации АЕ электропроводности полупроводника в эВ по формуле (5).
Таблица 1