Методика експерименту

Для знаходження коефіцієнта термоерс досить створити деяку різницю температурTна кінцях зразка та виміряти термоерсV_, що виникає на зразку.

Найширше використовується стаціонарний метод вимірювання термоерс на зразках правильної форми (прямокутних, циліндричних). До напівпровідникового зразка припаюють два металевих провідники в точках, які знаходяться при температурах Т₁ і Т₂ ( Т₁-Т₂ = T ) (див. рис. 2).

Інші кінці металевих дротів знаходяться при кімнатній температурі. До них під’єднується прилад для вимірювання різниці потенціалів V_, яка буде, в даному випадку, термоерс досліджуваної пари “напівпровідник-метал”. Як правило, тип металу слабо впливає на величину , оскільки у напівпровідниках термоерс на 1-3 порядки більша, ніж у металах, і тому визначене значення коефіцієнта термоерс близьке до  напівпровідника.

Величина T повинна бути досить малою (близько 10-12 ⁰С), щоб можлива залежність (Т) не позначалась на отримуваному значенні .. Напівпровідник нагрівають так, щоб різниця темпера-

Рис. 2. Розміщення потенціальних зондів (1,2) та термопар для вимірювання термоерс зразка, різниці температур T та середньої температури зразка відповідно.

тур на кінцях зразка весь час залишалася невисокою. При цьому досліджують залежність термоерс та коефіцієнта термоерс від температури середньої частини кристала (Т_с) .

При визначенні коефіцієнта термоерс важливе точне визначення температури. Можливі різні варіанти використання вимірювальних термопар. У даній лабораторній роботі різниця температур Tвимірюється за допомогою диференційної термопари мідь-константан, спаї якої розміщені біля частин зразка з температурамиТ₁іТ₂. Величина температуриТ_с вимірюється абсолютною термопарою мідь-константан, спай якої розміщений біля зразка в області його середини (рис. 2).

Практичне завдання

1. Ознайомитись із вимірною схемою і перевірити її готовність до роботи.

2. Провести виміри термоерс від кімнатної температури до 110⁰ С з інтервалом 15-20⁰ С.

3. Дані вимірів та розрахунки занести в таблицю:

Vt1

t01,C

T1,K

Vt2

t02,C

T2, K

Tс, К

T, К

V, мкВ

, мкВ/град

4. Побудувати графік залежності  = f(T) і пояснити її.

Розрахунки проводити за формулою (T) = V_/T, враховуючи знаки V_ , де T = T₂-T₁ – різниця температур, T _с= (T₂+T₁)/2 – середня температура.

Контрольні запитання

1. Які явища називаються термоелектричними? Які ефекти належать до термоелектричних?

2. Назвіть причини виникнення термоерс в однорідному напівпровіднику.

3. Наведіть вирази коефіцієнта термоерс у випадку напівпровідника із домішковою, змішаною та власною провідностями.

4. У чому полягає явище захоплення електронів фононами?

5. В якій області лежить температура інверсії коефіцієнта термоерс – домішковій, змішаній чи власній провідності?

6. Чому величина коефіцієнта термоерс у напівпровідниках перевищує величину коефіцієнта термоерс металу?

7. Опишіть метод “термозонда”.

8. Який фізичний зміст термоелектричних ефектів Зеєбека, Пельтьє і Томсона?

9. Поясніть експериментально отриманий графік залежності (Т).

10. Яке практичне застосування термоелектричних явищ?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5