Экспериментальная установка

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 6.

Р и с. 6

Исследуемые образцы помещаются в изолированный сушильный шкаф типа СШ. В установку вмонтирован реостат для регулировки тока нагрева. Для измерения сопротивления образцов используется вольтметр типа В7-38 в режиме измерения сопротивления . Температура измеряется термометром ТМ.

Порядок выполнения работы

1. Подготовить к работе экспериментальную установку.

2. В заданном интервале температур (20100) С с шагом

 = 10 С определить зависимость для трех исследуемых образцов. Результат занести в табл. 1. Построить графики зависимости .

3. По виду графика зависимости определить, к какому классу  металлов или диэлектриков  могут быть отнесены исследуемые образцы.

4. Рассчитать термический коэффициент сопротивления проводника из выражения . можно рассчитать графически. Для этого необходимо продолжить прямую, определяющую график зависимости (рис. 7) до пересечения с осью . В этом случае

(34)

или

. (35)

Р и с. 7.

Типичное значение для сплава: манганин .

5. Для полупроводника построить график зависимости логарифма элек­тропроводности ( ) от температуры, т. е. и определить ширину запретной зоны . Из выражения , где  длина образца,  площадь сечения, подставляя в формулу (29), получим:

(36)

или

, (37)

где  постоянная Больцмана. Отношение двух сопротивлений при температурах и запишется:

. (38)

Логарифмируя (38), приходим к выражению:

. (39)

Так как функция является линейной, то тангенс угла наклона (см. рис. 8) равен:

Р и с. 8.

. (40)

Тогда ширина запрещенной зоны полупроводника определяется:

. (41)

Пример работы программы

alfa =

0.0053

tg_fi =

7.7275

delta_E =

-2.1328e-022.

Контрольные вопросы

1. Что собой представляет и как образуется электронный газ в кристалле.

2. Удельное сопротивление и удельная проводимость проводника. Единицы их измерения.

3. Сопротивление проводника и его зависимость от температуры. Термический коэффициент сопротивления.

4. Нарисуйте график R=f(t) для металлов и полупроводников.

5. Полупроводники и их отличие от металлов.

6. Зонная схема. Ширина запрещенной зоны. Единица измерения. Донорные и акцепторные уровни.

7. Электропроводность полупроводника и ее зависимость от температуры.

8. Выведите выражение для расчета ΔЕ.

Литература

1. Физический практикум. Электричество и оптика / Под ред. В.И. Ивероновой Изд. 2-е. М.: Наука, 1968.

2. Физический практикум / Под ред. Г.С. Кембровского. Мн.: Университетское, 1986.

3. Савельев И. В. Курс общей физики: в 3-х томах, М.: 1977-1979г.

21