Описание прибора

Установка для измерения температурных зависимостей сопротивления состоит из электролампы, ртутного термометра, полупроводникового и медного терморезисторов (см. макет установки).

От электролампы обогревается ртутный термометр. На теплопроводном каркасе размещены металлическое сопротивление из медной проволоки и полупроводниковое термосопротивление (терморезистор) типа КМТ или ММТ, изготовленное из смесей кобальта, марганца, магния и др. Теплопроводный каркас выравнивает температуру ртутного шарика и сопротивлений.

Проведение измерений и обработка результатов

Величины сопротивлений металла и полупроводника измеряют мостиком Уитстона в процессе постепенного нагрева или охлаждения. Рекомендуется провести два цикла нагревания, измеряя сначала R_м, затем R_п. Скорость нагрева или охлаждения можно регулировать, включая или выключая электролампу.

Всего надо снять по 10-15 точек в интервале 20-100°С. Результаты записывают в произвольную таблицу, содержащую R_м(Ом), R_п(Ом), t(°С). Для контроля качества измерений (разброс точек) строят графики R_м(t) и R_п(t).

Порядок выполнения измерений

1. Составить таблицу, содержащую t(°C), T(K), R_м, R_п.

2. Построить график R_м(Т) и по нему определить температурный коэффициент электросопротивления металла α_м=(1/ R_м)(∆R_м/∆T) в области около 50°С.

3. Построить график R_п(t) и по нему приближённо определить средний температурный коэффициент электросопротивления полупроводника α_п в той же области – около 50°С.

4. Сопоставить температурные коэффициенты металла и полупроводника, т.е. чувствительность датчиков к температуре.

5. Построить графики зависимости lnR_n от 1/Т. Ширину запретной зоны определить как отношение прироста ординаты и абсциссы получившейся прямой (рис. 70) и выразить её в джоулях и в электрон-вольтах. Постоянная Больцмана равна: k=1,38∙10^-23 Дж/К.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое валентная зона, зона проводимости, запретная зона, перекрытие зон, уровень Ферми? Каково заполнение зон электронами у металлов, изоляторов и полупроводников?

2. Рассказать о влиянии температуры на проводимость металлов и полупроводников. Каковы закономерности этого влияния?

3. Какими способами и приборами измеряется электрическое сопротивление? В каких единицах выражается удельное сопротивление и удельная электропроводность?

4. Привести конкретные примеры применения металлических и полупроводниковых термометров сопротивления в технике. Какие недостатки и достоинства у таких термометров?

148