Порядок виконання роботи. 1. Зважити катод. Закріпити електроди в утримувачі, та не занурюючи їх у розчин, скласти електричне коло

1. Зважити катод. Закріпити електроди в утримувачі, та не занурюючи їх у розчин, скласти електричне коло, за схемою (рис. 17).

2. Процес електролізу проводити на протязі 20 хв, при цьому необхідно підтримувати постійну силу струму (0,5 – 1 А) за допомогою реостата. Після проведення електролізу необхідно висушити мідний катод.

3. Сухий катод зважити за допомогою терезів для лабораторних робіт (див. рис. 19).

4. Визначити заряд електрона за формулою (5.2).

4. Розрахувати відносну похибку вимірювання заряду електрона за формулою (5.3).

5. Порівняти отримане значення заряду електрона з табличним.

 

Рис. 19

Контрольні запитання:

1. Закон Фарадея. Електроліз.

2. Фізичний зміст електрохімічного еквіваленту речовини

3. Рафінування міді.

4. Написати та пояснити рівняння електролізу водного розчину хлориду натрію на вугільних електродах.

5. Написати та пояснити рівняння електролізу сульфату міді на мідних електродах – електрохімічне рафінування.

6. Яка маса нікелю виділиться у процесі електролізу розчину нітрату нікеля на протязі 1 години при силі струму 20А?

7. Магній, отриманий електролізом розплаву хлориду магнію протягом 90 хв при силі струму 17А, занурили в розчин соляної кислоти, взятий у надлишку. Знайти об’єм і кількість гідрогену, який виділився при цьому. (н.у.)

8. Протягом якого часу необхідно проводити процес електролізу водного розчину сульфату цинка при силі струму 120А, щоб при цьому отримати 3,5г цинку?

 

Лабораторна робота № 6

ЗНЯТТЯ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО ДІОДА

Обладнання: діод напівпровідниковий Д248Б; батарейка типу АА 1,5 В; вольтметр В7-22 (використовується як міліамперметр); вольтметр В7-38; реостат повзунковий РПШ-2; комплект провідників.

 

Теоретичні відомості

Роботу виконують з напівпровідниковим діодом Д248Б (рис. 20). Основна деталь його – монокристалічна пластинка германію 5, до однієї з сторін якої приварена крапля індію 4. У результаті в пластинці, що мала спочатку лише електронну провідність, вийшли дві розмежовані області з електронною (n) і дірковою (p) провідностями. На границі цих областей утворився електронно-дірковий перехід (n-p), що володіє односторонньою провідністю для електричного струму.

 

 

Рис. 20

Пластинка германію припаяна оловом 6 до основи металевого корпусу 7, який захищає кристал від зовнішніх впливів. Один контактний вихід 8 з’єднаний з пластинкою германія, інший контактний вихід – з краплею індію. Він проходить в металевій трубці 2, вплавленій в скляний ізолятор 3. Виводи діода підведені на панелі до двох затискачів, які позначені знаками «+» та «-». При відсутності зовнішнього електричного поля через електронно-дірковий перехід діода взаємно дифундують основні носії заряду: електрони з n-германію дифундують в p-германій, а дірки з p-германію переходять у n-германій. В результаті з обох боків границі розділу двох напівпровідників утворюються об’ємні заряди різних знаків, а разом з цим і електричне поле. Це поле перешкоджає дифузії основних носіїв заряду і підтримує зворотний рух неосновних носіїв заряду, тобто дірки з n-області переміщує в p-область, а електрони з p-області переміщує назад у n-область. При зустрічному русі електронів та дірок частина з них рекомбінує, в результаті цього p-n переході утвориться шар товщиною см, збіднений рухомими носіями заряду. Цей шар називають запірним шаром. Незважаючи на малу товщину, запірний шар складає головну частину опору діода.

При відсутності зовнішнього електричного поля струми, утворені рухом основних та неосновних носіїв заряду, рівні за абсолютною величиною, але протилежні за напрямком, тому сила струму через перехід дорівнює нулю.

При дії на діод зовнішнього електричного поля, направленого від діркового напівпровідника до електронного, електричне поле p-n переходу слабшає, основні носії зарядів рухаються до межі розділу двох напівпровідників, товщина і опір запірного шару зменшуються, в результаті чого дифузійний струм основних носіїв заряду зростає і загальна сила струму через перехід стає відмінною від нуля. Струм, утворений рухом основних носіїв заряду і спрямований від діркового напівпровідника до електронного, називають прямим струмом діода.

Зі зміною полярності прикладеної напруги електричного поля p-n переходу зростає і дифузійний рух основних носіїв заряду через перехід припиняється: електричне поле видаляє основні носії зарядів з приграничних шарів у глиб електронної та діркової областей. Тому товщина запірного шару збільшується, а опір його зростає. Однак і в цьому випадку невеликий струм тече через діод, він створюється рухом неосновних носіїв заряду. Цей струм направлений від електронного напівпровідника до діркового і називається зворотним струмом діода. В залежності від напрямку струму в діоді прикладена до нього напруга. Також опір діода називають прямим або зворотним.

В даній роботі треба дослідити залежності сил прямого і зворотного струмів діода від прикладених до нього напруг і побудувати графіки цих залежностей.