Лабораторные по физике / LAB2_02
.DOCСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ
__________________________________________________________________________________________
Факультет ___ФТК_______________ К работе допущен ________________________
Группа ___1085/2_________________ (подпись,дата)
Студент _Юрьев Евгений__________ Работа выполнена ________________________
_Юрьевич________________ (лаборант,преподаватель)
Преподаватель ___________________ Отчет принят _____________________________
(подпись,дата)
Р А Б О Ч И Й П Р О Т О К О Л И О Т Ч Е Т
по лабораторной работе N _2.02_
_____Температурной зависимости удельногог сопротивления металлов и полупроводников______
(название работы)
__________________________________________________________________________________________
1.Задача
1) Измерить зависимость удельного элекросопротивления металлов и полупроводников от T.
2) По результатам 1) найти температурный коэфф-ент сопротивления.
3) Ширину запрещенной зоны полупроводника.
2.Объект и метод исследования.
Ge (германий) , Pt (платина).
3.Рабочие формулы и исходные данные.
enS/l)*R k=60/24=2.5 K/mВ T=291 K I=100 mA
T-T0 Pt: l=30 +/- 0.5 мм
nne^(Wg/2KT d=0.100 +/- 0.004 мм
n=n0*Exp(-Wg/2KT) Ge: l=10 мм
b=2.5 мм
d=2 мм
T
60
24
4.Измерительные приборы.
|
N |
Наименование |
Тип Прибора |
Используемый предел (диапазон) |
Погрешность прибора или формула погрешности |
|
1 |
Вольтметр |
В7-21 |
0-10 mV |
0.001 |
|
2 |
Вольтметр |
В7-21 |
0-10000 mV |
0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.Результаты измерений и вычислений
( таблицы,примеры расчетов,оценки погрешностей).
Таблица 1.(Результаты измерений)
|
N |
UT |
Pt |
Ge |
|
1 |
0 |
4,32 4,45 4,55 4,68 4,75 4,84 |
966,9 |
|
2 |
0,2 |
4,45
|
819,3 |
|
3 |
0,4 |
4,55
|
621,2 |
|
4 |
0,6 |
4,68 |
528,3 |
|
5 |
0,8 |
4,75 |
448,5 |
|
6 |
1 |
4,84 |
378,4 |
|
7 |
1,2 |
4,63 |
308,1 |
|
8 |
1,4 |
4,71 |
259,7 |
|
9 |
1,6 |
4,78 |
219,7 |
|
10 |
1,8 |
4,45 |
184,2 |
|
11 |
2 |
4,91 |
153,4 |
|
12 |
2,2 |
4,98 |
131,2 |
|
13 |
2,4 |
5,05 |
112,4 |
|
14 |
2,6 |
5,23 |
97,5 |
|
|
Таблица 2.(Расчетные данные)
|
N |
T,k |
T^(-1) |
R1 |
R2 |
(Pt) |
(Ge) |
Ln((Ge)) |
|
1 |
294 |
3,401361 |
43,45 |
6,866 |
11,375 |
3,433 |
-5,67432 |
|
2 |
299 |
3,344482 |
44,92 |
5,45 |
11,769 |
2,725 |
-5,90529 |
|
3 |
304 |
3,289474 |
45,96 |
4,731 |
12,03 |
2,3655 |
-6,04677 |
|
4 |
309 |
3,236246 |
46,78 |
4,064 |
12,247 |
2,032 |
-6,19873 |
|
5 |
314 |
3,184713 |
47,64 |
3,475 |
12,472 |
1,7375 |
-6,35531 |
|
6 |
319 |
3,134796 |
48,3 |
2,961 |
12,645 |
1,4805 |
-6,51538 |
|
7 |
324 |
3,08642 |
48,85 |
2,524 |
12,789 |
1,262 |
-6,67505 |
|
8 |
329 |
3,039514 |
48,95 |
2,152 |
12,815 |
1,076 |
-6,8345 |
|
9 |
334 |
2,994012 |
49,7 |
1,837 |
13,011 |
0,9185 |
-6,99277 |
|
10 |
339 |
2,949853 |
50,37 |
1,56 |
13,187 |
0,78 |
-7,15622 |
|
11 |
344 |
2,906977 |
51,22 |
1,346 |
13,409 |
0,673 |
-7,30377 |
|
12 |
349 |
2,86533 |
51,85 |
1,154 |
13,574 |
0,5785 |
-7,45507 |
|
13 |
354 |
2,824859 |
52,28 |
1,016 |
13,686 |
0,508 |
-7,58503 |
Таблица 3.(Приложение к методу парных точек)
|
N |
|
T |
(0,001)aнОм*м/К |
|
2-8 |
1,055 |
30 |
3,516666 |
|
3-9 |
0,981 |
30 |
3,27 |
|
4-10 |
0,94 |
30 |
3,133333 |
|
5-11 |
0,937 |
30 |
3,123333 |
|
6-12 |
0,929 |
30 |
3,096666 |
|
7-3 |
0,897 |
30 |
3,99 |
Расчет сопротивления по развернутой формуле через подвижность и концентрацию:
(Pt)=(*(d^2)/(4*l))*RM Считаем угловой коэфф. <a> методом парных точек:
(Ge)=(d*b/l)*RGe <a>=3.18833*10^(-11) Ом*м/К
c(Ge)=5*10^(-4) a/a=(13;0,95)*(<a>) (13;0,95)-коэфф. Стьюдента
aотн=2,2*0,075=0,163
Остальные погрешности “теряются” в достаточно большой случайной погрешности.
(Pt)=11,26*10^(-9) нОм*м
=a/(Pt)=(2,83+/- 0,47)*10^(-3) (к^(-1))
aотн имеет порядок “-1”, а Uотн имеет порядок “-3”, а их квадраты соответственно “-2”;”-6”.
Считиаем примерно (угловой коэфф. для Ge);
Пара точек 4-10:
b=3.2813229*10^3
Wg=b*2k=9,0610447*10^(-20) Дж
Wg=0,54584606 эВ=0,546+/-0,090 эВ
6.Выводы (основные разультатов работы и их анализ).
Изменение проводимости (сопротивления) зависит от того какой фактор (подвижность электронов и концентрация) оказывает решающее влияние. В металле важнейшим оказывается подвижность электронов, а концентрацией можно пренебреч, а в полупроводниках и, скажем, растворах солей происходит наоборот - поэтому сопротивление металлов растет с увеличением температуры, а последних падает.
Некоторая нелинейность в зависимости сопр. Pt от температуры видна по графику на глаз и не теряется в случайных шумах. В общем случае мы имеем право рассматривать линейную зависимость сопротивления металла от температуры лишь на небольших уч-ках т.к. вообще эта зависимость довольна сложна. Расчетные значения близки к реальным: =3,6*10^(-3) к^(-1) Wg=0,72 эВ
=a/(Pt)=(2,83+/- 0,47)*10^(-3) к^(-1)=(2,8+/- 0,5)*10^(-3) к^(-1)
Wg=0,55+/-1 Эв
7.Замечание преподавателя,дополнительные задания.
8.Исправление ошибок,выполнение дополнительных заданий.
ПРИМЕЧАНИЕ. К отчету прилагаются:графики на миллиметровой бумаге,схемы (по требованию преодавателя) и т.д.
6.Выводы (основные разультатов работы и их анализ).
Результаты схожие с реальными, хотя “ворота” погрешности малы и не соответствуют справочным данным.
Возможно, неравномерность возрастания функции (Pt) от T сказалась на результате.
=a/(Pt)=(2,83+/- 0,47)*10^(-3) к^(-1)=(2,8+/- 0,5)*10^(-3) к^(-1)
Wg=0,55+/-1 Эв
7.Замечание преподавателя,дополнительные задания.
8.Исправление ошибок,выполнение дополнительных заданий.
ПРИМЕЧАНИЕ. К отчету прилагаются:графики на миллиметровой бумаге,схемы (по требованию преодавателя) и т.д.