2015-06-28
497
 |
На рис.3 представлена схема, за допомогою якої проводять виміри температурної залежності електричного опору металів і напівпровідників. Для виміру опору металу
і напівпровідника 
у даній роботі може використовуватися міст постійного струму (наприклад МО-61) чи універсальний цифровий прилад.
Рис.3. Схема експериментальної установки.
Нагрівання зразків та стабілізація їх температури відбувається у термостаті. Температуру нагрівача, а отже і об’єктів дослідження змінюють за допомогою сили струму у колі нагрівача за допомогою лабораторного автотрансформатора ЛАТР. Температуру зразків визначають термопарою хромель-алюмель. Калібрування термопари додається до роботи.
Перемикач К використовується для проведення вимірів або з металом, або з напівпровідником.
Напівпровідник
| U,mv | T,0K | R, kOm | 1/T,0K-1 | ln(R) |
| 0,00 | 293,00 | 195,30 | 0,00341 | 12,18229 |
| 0,20 | 297,48 | 173,00 | 0,00336 | 12,06105 |
| 0,40 | 301,96 | 148,60 | 0,00331 | 11,90901 |
| 0,60 | 306,44 | 128,20 | 0,00326 | 11,76135 |
| 0,80 | 310,92 | 109,70 | 0,00322 | 11,6055 |
| 1,00 | 315,40 | 95,30 | 0,00317 | 11,46479 |
| 1,20 | 319,88 | 82,50 | 0,00313 | 11,32055 |
| 1,40 | 324,36 | 71,40 | 0,00308 | 11,17605 |
| 1,60 | 328,84 | 61,70 | 0,00304 | 11,03004 |
| 1,80 | 333,32 | 53,40 | 0,003 | 10,88557 |
| 2,00 | 337,80 | 46,40 | 0,00296 | 10,74505 |
| 2,20 | 342,28 | 40,00 | 0,00292 | 10,59663 |
| 2,40 | 346,76 | 35,00 | 0,00288 | 10,4631 |
| 2,60 | 351,24 | 30,00 | 0,00285 | 10,30895 |
| 2,80 | 355,72 | 26,10 | 0,00281 | 10,16969 |
R0 = (2,1 ± 0,9) Ом
|
|
|
Eg= (0,58 ± 0,02) эВ
Дані були апроксимовані до прямої, що задається рівнянням Y = A + B*X,
де роль аргумента (X) відіграє величина 1/T, а роль функції (Y) - ln(R)
У відповідності до закону зміни опору напівпровідника зі зміною температури (Rsc=R0eE/2kT)
Параметру A відповідає значення ln(R0), а B - Eg/2k.
Де R0 – опір напівпровідника нагрітого до нескінченності, Eg – ширина забороненої зони, k – стала Больцмана.
Результат апроксимації
| A | ∆A | B | ∆B |
| 0,7586 | 0,3104 | 3368,78 | 100,149 |
Графік поданий нижче (під номером 1)
Провідник
| U,mv | T, 0C | R, Om |
| 0,10 | 22,44 | 525,00 |
| 0,20 | 24,88 | 530,50 |
| 0,30 | 27,32 | 533,90 |
| 0,40 | 29,76 | 539,60 |
| 0,50 | 32,20 | 548,30 |
| 0,60 | 34,64 | 557,00 |
| 0,70 | 37,08 | 561,80 |
| 0,80 | 39,52 | 567,20 |
| 0,90 | 41,96 | 571,60 |
| 1,00 | 44,40 | 577,00 |
| 1,10 | 46,84 | 578,60 |
| 1,20 | 49,28 | 580,40 |
| 1,30 | 51,72 | 584,00 |
| 1,40 | 54,16 | 587,80 |
| 1,50 | 56,60 | 592,20 |
R0 = (483 ± 3) Ом
α = (4,1±0,2) *10-3 0C-1
Дані були апроксимовані до прямої, що задається рівнянням Y = A + B*X,
де роль аргумента (X) відіграє величина t, а роль функції (Y) - R
У відповідності до закону зміни опору напівпровідника зі зміною температури (Rsc=R0(1+αt))
Параметру A відповідає значення R0, а B - αR0.
Де R0 – опір провідника нагрітого до 0 0C, α– температурний коефіцієнт опору.
Результат апроксимації
| A,Om | ∆A,Om | B,Om/0K | ∆B Om/0K |
| 2,0 | 0,1 |
Графік поданий нижче (під номером 2)
Висновок:
Під час аналізу даних,отриманих у ході експерименту,що представлені в таблицях було отримано значення опорів (для певних температурних точок) досліджуваних провідника та напівпровідника, та значення «забороненої зони» напівпровідника, що відповідають очікуваним.
|
|
|
Похибки можуть бути поясненні багатьма факторами.
Наприклад, оскільки термопара має теплову інерцію, її покажчики відстають від реального значення температури.
Уповільнюючи процес нагрівання можна було уникнути цієї проблеми.
У ході експерименту не було спостережено нових фізичних явищ (не було відкрито нових фізичних законів).
Не зважаючи на це, дослід був повчальним, та збагатив бібліотеку навичок студента.
Були підтверджені та закріплені на практиці знання студента законів зміни опору при зміні температури, яким підкорюються провідники та напівпровідники
Зокрема були розвинуті навички спілкування студента із персоналом лабораторії, та деяким обладнанням (вольтметр).
… І як росіяни кажуть «повторение мать учения»
