3. Экспериментальная установка

Для изучения температурной зависимости проводников и полупроводников применяется установка, включающая в себя сосуд высотой около 15 см, водонагреватель (электрочайник), термометр, два омметра и кусочки льда. Медный проводник (в форме катушки) находится в водонепроницаемой тонкой оболочке на стержне. Термистор находится в прозрачной трубке. И термистор, и медный проводник подключены к омметрам с помощью соединительных проводов. Стержень и трубка опущены в сосуд, в который наливается вода. Температура воды измеряется термометром, измерение сопротивлений выполняется с помощью омметров. Температуру жидкости в сосуде (следовательно температуру проводника и полупроводника) изменяют от до . Перед выполнением работы необходимо приготовить кусочки льда (попросить у лаборанта) и нагреть воду с помощью водонагревателя до температуры ~60ºС.

4. Определение зависимости сопротивлений проводника и термистора от температуры

Выполните измерения в следующем порядке.

1. Налейте на дно сосуда слой холодной воды (примерно 3 см). Пустите в воду кусочки льда в таком количестве, чтобы в воде установилась температура (0-10ºС). Проводник, участок трубки с термистором и носик термометра полностью погрузите в воду. Подключите проводник и термистор к омметрам. Когда показания термометра и омметров установятся, внесите их в табл. 3.1.

Таблица 3.1

	Проводник	Термистор		, ºС	Т , К
№
1
…
6-7

2. Добавляя воду из водонагревателя, повышайте температуру воды в сосуде примерно на 10 ºС и вносите результаты измерения сопротивлений проводника и термистора в табл. 3.1. При наполнении сосуда до краев слейте из него часть воды, оставив слой примерно в 3 см. Затем вновь добавляйте в сосуд воду из водонагревателя. Последнее значение температуры должно соответствовать максимальной температуре 50 - 60ºС.

3. Постройте график зависимости сопротивления проводника от температуры. По формуле (3.9) вычислите температурный коэффициент сопротивления , сравните его с (3.11).

5. Вычисление энергии активации полупроводника

1. Используя данные табл. 3.1, постройте на миллиметровой бумаге график .

2. Определите энергию активации с помощью формулы (3.15).

Примечание: Для построения графика удобно использовать табличные процессоры OpenOffice.org Calc, Microsoft Excel или программу научной графики MicroCal Origin 3.0.

Обработку данных с помощью программы научной графики MicroCal Origin 3.0 можно выполнить в следующем порядке.

1. Запустите программу щелчком по ярлыку на рабочем столе.

2. Внесите значения и в столбцы А и В рабочей области (рис. 3.5). После набора очередного числа нажимайте клавиши Tab или Enter.

3. Выделите столбец А щелчком по его заголовку и выполните команду вставки столбца: Column-Add New Columns… (Колонка-Добавить новую колонку, рис. 3.6).

Рис. 3.5. Ввод данных в таблицу в программе MicroCal Origin 3.0

Рис. 3.6. Вставка столбца в таблицу в программе MicroCal Origin 3.0

4. При выделенном столбце С выполните команду Data-Set Column Values (Данные-Установить значения в столбце, рис. 3.7). В диалоговом окне введите формулу для вычисления (рис. 3.8), укажите число строк (row number) и щелкните по кнопке Do it (Сделать это). Результат показан на рис. 3.9.

Рис. 3.7. Команда установки значений столбца таблицы в программе MicroCal Origin 3.0

Рис. 3.8. Ввод формулы для вычисления значений столбца таблицы в программе MicroCal Origin 3.0

Рис. 3.9. Вычисление в программе MicroCal Origin 3.0

5. Аналогично вставьте столбцы и формулы для вычисления и .

6. Выделите столбец со значениями и выполните команду Column-Set as X (Колонка-Установить как Х). Выделите столбец со значениями и выполните команду Column-Set as Y (Колонка-Установить как Y). Выполните команду построения графика Plot-Scatter.

7. Проведите через точки графика сглаживающую прямую (пример на рис. 3.3). В программе MicroCal Origin 3.0 для проведения сглаживающей прямой при выделенном графике выполните команду Fit-Linear Regression (Сглаживание-Линейная регрессия). Уравнение прямой и его коэффициенты будут выведены в окне Script Window.