2015-04-01
590
| t,град.С | |||||
| R, кОм | 28,2 | 19,5 | 12,6 | 8,5 | 7,4 |
Теоретическая часть выполняется обучающимся самостоятельно [5, с. 50].
Экспериментальная часть
1. Описание экспериментальной установки
Общий вид экспериментальной установки показан на рис. 1. Установка состоит из объекта исследования (1) (электропечи с установленными в ней исследуемыми образцами и датчиком) и устройства измерительного (2). В объекте исследования установлены электропечь с помещенными внутри образцами, датчик (термометр сопротивления), вентилятор для охлаждения электропечи и источники питания электропечи и вентилятора со схемами управления. Электропечь служит для нагрева образцов. Вентилятор служит для ускорения охлаждения электропечи после окончания работы с установкой. Источники питания со схемами управления предназначены для питания электропечи и вентилятора и управлением их работой с устройства измерительного. На передней панели объекта исследования находится окно, позволяющее наблюдать электропечь и образцы, установленные в ней. На этой же панели размещены следующие органы управления и индикации: выключатель «СЕТЬ» – предназначен для включения и выключения питания объекта исследования; переключатель «ОБРАЗЕЦ» – предназначен для поочередного подключения образцов к измерительному входу устройства измерительного (2). Положениями переключателя «ОБРАЗЕЦ» соответствует подключение следующих образцов:
«1» – металл (медь),
«2» – сплав с низкотемпературным коэффициентом сопротивления (манганин или константан),
«3» – полупроводник (полупроводниковый терморезистор),
«0» – в этом положении измерительный вход устройства измерительного закорочен.
На задней панели объекта исследования (1) расположены клемма заземления, держатели предохранителей (закрыты предохранительной скобой), сетевой шнур с вилкой и соединительный шнур с разъемом для подключения объекта исследования к измерительному устройству (2).
На передней панели устройства измерительного размещены следующие органы управления и индикации: кнопки «НАГРЕВ» и «ВЕНТ» – предназначены для включения и выключения (путем повторного нажатия) электропечи и вентилятора объекта исследования; кнопка «СТОП ИНД» – предназначена для включения и выключения режима остановки индикации значений температуры и сопротивления при снятии показаний с индикаторов; индикаторы «оС» и «Ом» – предназначены для индикации значений величин температуры и сопротивления образцов в процессе работы; индикаторы «НАГРЕВ», «ВЕНТ» и «СТОП ИНД» – предназначены для индикации установленных режимов работы.
Рис. 1. Общий вид экспериментальной установки ФПК – 07
Принцип действия установки основан на измерении сопротивления образца в процессе его нагрева.
2. Порядок выполнения расчетно-графической работы
1. Заполните таблицу экспериментальных данных по зависимости сопротивления исследуемого образца от температуры.
Таблица 1
| R,Ом | |||||||||
| t, 0C | |||||||||
| Т, К |
2. По данным табл. 1 постройте график зависимости R = f (t).
а) б)
Рис. 2. График зависимости сопротивления исследуемого образца от температуры нагревания: а) проводник (металл), б) полупроводник
3. Из графика зависимости R = f (t) (рис. 2,а) найти значение коэффициента сопротивления металла (
, 
, где R0 – сопротивление металла при комнатной температуре), оценить ошибку определения коэффициента сопротивления (α Cu = 4.3∙10-3 оС-1).
4. По данным графика зависимости сопротивления от температуры (рис. 2.) делаем заключение о природе материала: если вещество является полупроводником, тогда необходимо занести данные в табл. 2.
Таблица 2
| R, Ом | |||||||||||
| t, 0C | |||||||||||
| Т, оК | |||||||||||
 , К-1
| |||||||||||
| ln R |
5. По данным табл. 2 постройте график зависимости натурального логарифма сопротивления полупроводника от обратной температуры 
.
6. Из графика (рис. 3) определите ширину запрещенной зоны полупроводника (поскольку сопротивление проводника с ростом температуры уменьшается по экспоненциальному закону 
, то ширина запрещенной зоны определяется как 
, 
, где k = 1.38∙10-23 ДЖ∙ К-1
Рис. 3. График зависимости натурального логарифма сопротивления
полупроводника от обратной температуры
7. Сделайте вывод по проделанной работе.
