Описание установки и методики измерений

 

Схема установки показана на рис. 1. В нее входят следующие компоненты. 1 – сушильный шкаф СШ-10; 2 – тумблер включения питания сушильного шкафа (положение вниз); 3 – индикаторная лампочка включения сушильного шкафа; 4 – спиртовой термометр; 5 – реостат регулировки мощности сушильного шкафа (положение введен); 6 – переключатель измерения сопротивления полупроводника или металла; 7 – цифровой вольтметр В7-38; 8 – кнопки вида измерений.

Внутри сушильного шкафа 1 расположены образцы из полупроводника и металла. При включении сушильного шкафа его нагревательный элемент нагревает образцы, сопротивление которых при этом изменяется. Температура контролируется термометром 4. Сопротивление образцов измеряется вольтметром 7, который выбором кнопок 8 квлючен для измерения сопротивления. Переключатель 6 позволяет подсоединять к вольтметру один из образцов.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

 

4.1. Включить в сеть цифровой вольтметр В7-38.

4.2. Включить режим измерения сопротивления на вольтметре нажатием одной из кнопок 8, обозначенной как «кΩ».

4.3. Включить сушильный шкаф СШ-10 в сеть, путем перевода тумблера на передней панели шкафа в нижнее положение (включено).

4.4 Измерить температуру по шкале термометра сушильного шкафа.

4.5. Измерить сопротивление полупроводника. При этом переключатель 6 должен быть в положении «пп».

4.6. Перевести переключатель 6 в положение «мет». Измерить сопротивление металла.

4.7. Записать данные измерений в таблицу.

4.8. Дождаться увеличения температуры по показанию термометра на 5 градусов.

4.9. Повторить действия пп. 4 – 7 до последнего значения температуры 100°С.

4.10. Выключить сушильный шкаф переводом тумблера в верхнее положение (выключено). Выключить вольтметр выниманием вилки из розетки.

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

 

5.1. Рассчитать необходимые величины и заполнить таблицу.

Таблица результатов измерений и расчета

Таблица

№	Температура t, °C	Температура T, K	Обратная температура T–1, K–1	Сопротивл. полупроводн. R, Ом	ln R	Сопротивл. металла R, Ом
...

 

5.2. Построить графики зависимости сопротивления сплава от температуры и натурального логарифма сопротивления полупроводника от обратной температуры. Внешний вид графиков схематически приведен на рис. 2.

5.3. По первому графику найти ТКС сплава по формуле

. (16)

 

 

5.4. Найти энергию активации проводимости полупроводника по формуле

, (17)

где k = 1,38×10^-23 Дж/К, θ – угол наклона графика зависимости логарифма сопротивления от обратной температуры. Найти результат в Дж и в эВ.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

6.1. Вывести температурную зависимость удельного сопротивления металла.

6.2. Вывести температурную зависимость удельного сопротивления полупроводника.

6.3. Что называется температурным коэффициентом сопротивления? Выражение для расчета сопротивления металла при его нагревании от некоторой начальной температуры.

6.4. Описать причины существования электрического сопротивления в металлах.

6.5 Описать механизм проводимости в полупроводниках.

6.6. Описать механизм возникновения энергетических зон в полупроводнике.

6.7. Описать методику измерения температурных зависимостей сопротивления металла и полупроводника.

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для вузов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. – М.: Высшая школа, 2008. – 535 с.

2. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. М.: Лань 2011 [ЭБС Издательства "Лань": http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=2023

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Цель работы………………………………………………………………..
2. Теоретические основы работы…………………………............................
2.1 Температурная зависимость сопротивления металов
2.2 Температурная зависимость сопротивления полупроводников
3. Описание установки и методики измерений…………………………….
4. Порядок выполнения работы……………………………………………..
5. Обработка результатов измерений……………………………………….
6. Контрольные вопросы……………………………………………………..
Список рекомендуемой литературы………………………………………...