Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: ис­сле­дуе­мые об­раз­цы (ме­талл, по­лу­про­вод­ник), термопа­ра, мик­ро­ам­пер­метр, циф­ро­вой ом­метр (Щ4313), ис­точ­ник пе­ре­ме­нно­го тока.

Рис. 5.4

Экспериментальная установка

Рис. 5.5

Принципиальная электрическая схема представлена рис. 5.4; на рис. 5.5 показа­на схе­ма рас­по­ло­же­ния при­бо­ров и ру­чек управ­ле­ния на ли­це­вой па­не­ли установки: 1 – тумб­лер вклю­че­ния ус­та­нов­ки; 2 – микроамперметр для из­ме­ре­ния то­ка че­рез тер­мо­па­ру; 3 – циф­ро­вой ом­метр Щ4313 для из­ме­ре­ния со­про­тив­ле­ния, 4 – кнопка включения нагревателя; 5 – переключатель исследуемого образца, R_п/п, R_ме – образцы из полупроводника и металла, 6 – нагреватель, Т – термопара.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь с установкой.

2. Подготовить циф­ро­вой ом­метр Щ4313 к измерениям: на нем долж­ны быть на­жа­ты кноп­ки "сеть", "к", "2", ос­таль­ные от­жа­ты, а вход­ные ште­ке­ры вставлены в гнез­да "" и "U, к".

3. Включите измерительные приборы, дайте им прогреться.

4. Подготовьте таблицу по форме 5.2.

5. Измерьте и запишите комнатную температуру T_к.

6. На­жмите один раз кноп­ку на­гре­ва 4 (кнопку нажатой не держать!).

7. Из­ме­рьте зна­че­ния со­про­тив­ле­ния по­лу­про­вод­ни­ка (пе­ре­клю­ча­тель 5 в по­ло­же­ние "п/п" ) и ме­тал­ла (пе­ре­клю­ча­тель 5 в по­ло­же­ние "мет." ) при зна­че­ни­ях то­ка I от минимального до 800 мA че­рез ка­ж­дые 100 мA (см.табл.5.2).

Внимание! Не допускайте перегрева образцов. Для этого отключить нагреватель, нажав кнопку нагрева 4 сразу после измерений при токе 800 мА; при этом температура какое-то время будет ещё повышаться.

8. По­вто­рите из­ме­ре­ния ана­ло­гич­но п.7 в про­цес­се ох­ла­ж­де­ния об­раз­цов при токе термопары 800 мА, 700 мА и так далее.

9. Вы­чис­лите сред­нее зна­че­ние всех со­про­тив­ле­ний R_п/п и R_мет, полученных при нагревании (п.7) и охлаждении (п.8) образцов по формуле:

R_ср=( R_нагр+R_охл)/2.

10. Используя градуировочный график (рис.5.6), определить температуру образца Т по значению силы тока в цепи термопары.

11. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу по форме 5.2.

Таблица 5.2.

	Нагрев		Охлаждение		Среднее		Т, К	, .10-3 К-1
I , 106А	Rп/п , 103 Ом	Rме , 103 Ом	Rп/п , 103 Ом	Rме , 103 Ом	Rп/п , 103 Ом	Rме , 103 Ом
							Tк=
100
200
300
400
500
600
700
800

12. По­сле окон­ча­ния из­ме­ре­ний вы­клю­чи­те при­бо­ры и ис­точ­ни­ки пи­та­ния.

13. По­строй­те гра­фи­ки за­ви­си­мо­стей R_м=f(Т), R_п/пр=f(Т) и lnR_п/пр=f(¹/_T).

14. По графику R_м=f(Т) оп­ре­де­ли­те тем­пе­ра­тур­ный ко­эф­фи­ци­ент со­про­тив­ле­ния для ме­тал­ла , для чего найдите по графику R₀ – сопротивление металла при Т=273 К, и по формуле (5.9) найдите  по некоторому значению R_М и соответствующей ему температуры t⁰C.

15. По формуле (5.1) найдите концентрацию электронов в металле, воспользовавшись табличными данными: D_м=8600 ^кг/_м³; μ=0.064 ^кг/_моль; z_Cu=1. Вычислите для металла ,  и u_n из формул (5.7), (5.6) и (5.5) соответственно, если l/S= 0.1 м ^1.

16. Используя график зависимости lnR_п/пр=f(¹/_T), определите ши­ри­ну запрещен­ной зо­ны по­лу­про­вод­ни­ка _g по формуле (5.19). Выразите _g в джоулях и в электрон-вольтах.

17. Все полученные данные запишите в табл.5.3.

Таблица 5.3

R0, Ом	α, К-1	n, м-3	ρ, Ом.м	, Ом-1м-1	un, м2с-1В-1	g, Дж	g, эВ

Рис.5.6