Фізика(готові лабораторні роботи) / fizika / Лабораторна робота №55

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Лабораторна робота № 55

Тема: “Дослідження температурної залежності опору металу і термістора та визначення енергії активації напівпровідника”

Виконав: студентка групи АУ-56

Шапіренко Сергій

Перевірив: Салогуб Віктор Анатолійович

Житомир 2003 р.

Мета роботи: дослідити залежність опору металу та напівпровідника від температури, за результатами експерименту обчислити температурний коефіцієнт a для металу та енергію активації W електропровідності для напівпрвідника.

Обладнання: термостат, зразки металу і напівпровідника, універсальний місток постійного струму, з’єднувальні проводи, термометр.

Короткі теоретичні відомості

Опір металевого провідника залежить від темеператури:

R = R₀(1 + a×t­⁰), де R – опір провідника при температурі t⁰C, R₀ – його опір при 0⁰С, a – температурний коефіцієнт опору – фізична величина, що показує, на яку частину збільшується опір провідника при нагріванні його на 1 ⁰С.

Характер залежності опору металу від температури повністю пояснюється зонною теорією твердого тіла.

На практиці вимірювання температурного коефіцієнта опору зводиться до визначення опорів R₁ і R₂ при двох довільних t₁⁰ та t₂⁰. Записавши R₁ i R₂ у вигляді попередньої формули і виразивши a отримаємо:

Енергію активації можемо знайти за цією формулою:

Порядок виконання роботи

1. Ввімкнути універсальний місток і виміряти опір металевого провідника і напівпровідника при кімнатній температурі.

2. Ввімкнути в мережу термостат. Через 5⁰С виконати не менше 10 вимірювань опору зразків.

3. Результати записати в таблицю.

   №	Температура			Опір провідника	Опір напівпровідника
   	t, 0C	T, K	1/T, K-1		R, Ом	Ln R
   1	25	298	0,00336	1074	2488	7,82
   2	30	303	0,0033	1081	2050	7,63
   3	35	308	0,00325	1091	1912	7,56
   4	40	313	0,00319	1102	1811	7,5
   5	45	318	0,00314	1115	1631	7,4
   6	50	323	0,0031	1129	1451	7,28
   7	55	328	0,00305	1145	1274	7,15
   8	60	333	0,003	1160	1120	7,02
   9	65	338	0,00296	1178	1008	6,92
   10	70	343	0,00292	1197	886	6,79

4. Згідно даних досліду побудувати графіки залежності:

а) опору R провідника від температури t⁰:

б) ln R від 1/T для напівпровідника:

5. Згідно графіка знайти R провідника і напівпровідника при 0⁰С і 100⁰С.

Опір првідника: R₀ = 1035 Ом, R₁₀₀ = 1320 Ом.

Опір напівпрвідника: R₀ = 4492 Ом, R₁₀₀ = 572 Ом

6. Знайти чисельне значення температурного коефіцієнта опору a і енергії активації W. Для розрахунку W використати формулу:

Контрольні запитання

1. В чому полягає відмінність між напівпровідниками, діалектриками і провідниками з точки зору зонної теорії?

Відмінність полягає у відмінності їх електричнох властивостей, по-перше неоднаковим заповненням електронами розширених зон, і по-друге шириною заборонених зон.

2. Який фізичний зміст енергії активації напівпровідника?

Енергія активації напівпровідника – це енергія, якка використовується для перебросу електрона із верхнього рівня валентної зони на нижній рівень зони провідності. Дорівнює ширині забороненої зони ∆Е.

3. Як пояснити, що з підвищенням температури опір металу зростає, а напівпровідника зменшується?

Задача 679

Яке значення енергії Фермі E_F в електронів провідності двохвалентної міді? Виразити енергію Фермі в джоулях і електрон-вольтах.