22836

ЗАЛЕЖНІСТЬ ОПОРІВ МЕТАЛІВ ТА НАПІВПРОВІДНИКІВ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ

Лабораторная работа

Физика

ЗАЛЕЖНІСТЬ ОПОРІВ МЕТАЛІВ ТА НАПІВПРОВІДНИКІВ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ При підвищенні температури металу його опір електричному струму зростає. Температурний коефіцієнт характеризує відносну зміну опору при зміні температури на один градус:. 1 Величина не є постійною вона залежить від температури. Для багатьох металів ця залежність може бути описана таким виразом: 2 де опір при температурі опір при температурі яку прийнято за точку початку відліку температури; постійні величини які залежать від роду металу і вони...

Украинкский

2013-08-04

76 KB

11 чел.

Робота 3. ЗАЛЕЖНІСТЬ ОПОРІВ МЕТАЛІВ ТА НАПІВПРОВІДНИКІВ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ

При підвищенні температури металу його опір електричному струму зростає. Це пов’язано з розсіюванням електронних хвиль на атомах гратки, що беруть участь у тепловому русі. Внаслідок такого розсіювання збільшується енергія коливань гратки. Температурний коефіцієнт  характеризує відносну зміну опору  при зміні температури  на один градус:
.  /1/

Величина  не є постійною, вона залежить від температури. Для багатьох металів ця залежність може бути описана таким виразом:
, /2/
де  - опір при температурі ,  - опір при температурі , яку прийнято за точку початку відліку температури; , , ,  - постійні величини, які залежать від роду металу і , вони визначаються експериментально.

Для температур, значно нижчих за температуру плавлення, залежність  задовільно описується рівнянням:
, /3/
тобто опір лінійно зростає з підвищенням температури. З формули /3/ випливає, що  і, для певного інтервалу температур, є величиною постійною. Тому константу  часто називають температурним коефіцієнтом опору.

Слід зазначити, що класична теорія електропровідності металів не може пояснити залежність опору металів від температури, яка спостерігається на досліді. Правильне пояснення, результати якого збігаються з дослідною формулою /3/, дається тільки в квантовій теорії металів.

У напівпровідниках зміна опору напівпровідників обумовлена головним чином зміною концентрації вільних носіїв електричних зарядів. У чистому напівпровіднику з підвищенням температури частина електронів переходить з заповненої /валентної/ зони в зону провідності. У домішкових напівпровідниках концентрація носіїв струму зростає, крім того, за рахунок переходу електронів з заповненої зони на домішкові рівні /"дірковий" напівпровідник/ або з домішкових рівнів у зону провідності /електронний напівпровідник/.

Опір багатьох напівпровідників при підвищенні температур, близьких до кімнатної, зменшується приблизно за експоненціальним законом:
. /4/

У формулі /4/  - енергетична ширина забороненої зони напівпровідника,  - стала Больцмана,  - константа, яку можна визначити експериментально.

Як і у випадку металів, правильне пояснення залежності опору напівпровідників від температури дається тільки на основі квантового і механічних уявлень про тверде тіло, які дозволяють правильно розрахувати дозволені енергетичні рівні і розподіл електронів по цих рівнях.

Мета роботи: вивчити температурну залежність опору металів та напівпровідників в обмеженому інтервалі температур; визначити температурний коефіцієнт опору металів та ширину забороненої зони чистого напівпровідника.

Необхідні прилади: досліджувані металевий провідник і напівпровідник, перемикач, нагрівник, потенціометр типу Щ 4313, досліджуваний об’єкт вміщено в муфельну піч.

Опір металу та напівпровідника визначають, використовуючи потенціометр, до якого по черзі підключають перемикачем метал чи напівпровідник.

Завдання та обробка результатів вимірювань

  1.  Зібрати схему згідно мал.7.
  2.  Виміряти опори металу і напівпровідника через кожні  до температури ,  від  до .
  3.  Побудувати графік залежності опору металів від температури і визначити температурний коефіцієнт опору.
  4.  Побудувати графік залежності  напівпровідника. З цього графіка визначити ширину забороненої зони в електронвольтах.

Контрольні питання

  1.  Класична теорія електропровідності металів. Залежність опору від температури.
  2.  Розподіл електронів за станами з різною енергією. Статистика Фермі-Дірака. Залежність опору напівпровідників від температури.
  3.  Якого порядку температурні коефіцієнти опору у більшості металів та ширина забороненої зони у більшості напівпровідників?
  4.  Пояснити механізм провідності напівпровідників з домішками донорного та акцепторного типів.

Список літератури

  1.  Сивухин Д.В. Электричество: в 2 т. – М., 1983. – т.2. – с.179-190, 450-459.
  2.  Савельев И.В. Электричество: в 3 т. – М., 1978. – т.2. – с.220-229; т.3. – с.190-205.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45657. Медиапланирование в PR 43 KB
  Медиаплан -– это документ в котором отражаются следующие параметры: распределение выходов в ранее отобранных носителях; форматы размещаемых рекламных сообщений; количество выходов; место и позиционирование рекламных сообщений; даты и время выходов; цены и скидки на размещение для каждого носителя; общая стоимость размещения. Медиапланирование выбор оптимального набора каналовкоммуникаций носителей информации времени и места размещения рекламных материалов. При этом необходимо учитывать количество трансляций рекламных...
45658. Медиапланирование: принципы выбора средств размещения рекламы 27.5 KB
  Печатн.СМИ. Охват, содержание, пересечение аудиторий – двойное воздействие на ауд., индекс соот-ия, ст-сть контакта с 1000 представ.ауд-ии, тираж, способ распр.(подписка, розница, метро), регион, t предост.макета, оргничения по макету, формату, подаче
45659. Саморегулирование в рекламе и PR. Этические кодексы в области рекламы и PR 114 KB
  Этические кодексы в области рекламы и PR. Развитие профессиональной PRдеятельности в России выдвигает потребность выработки Кодекса профессиональной этики. Он регулирует сбор хранение использование и распространение информации о личной жизни также стоит на страже личной тайны семейной тайны тайны переписки телефонных переговоров почтовых телеграфных и иных сообщений физического лица; 2 Гражданский кодекс РФ ч. 3 Гражданский кодекс РФ ч.
45661. Правовое регулирование журналистской деятельности. Закон РФ «О средствах массовой информации» и другие правовые акты 68.5 KB
  PRдеятельность основывается на законодательных актах федерального значения одним из которых является Закон РФ О средствах массовой информации далее Закон О СМИ так как СМИ является одним из инструментов этого вида деятельности. Закон О СМИ рассматривает понятие массовости для периодических печатных изданий а также регламентирует деятельность электронных средств массовой информации включая Интернет. Положения Закона РФ О СМИ рассматривают такие основополагающие понятия как свобода недопустимость цензуры и злоупотребления...