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

13 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

10701. Момент (Із оповідань тюремної Шехерезади) - Винниченко Володимир 15.27 KB
  Момент Із оповідань тюремної Шехерезади Винниченко Володимир Було це навесні. Герой оповідач їхав зі своїм другом контрабандистом до кордону. Йому треба було обовязково перейти кордон ні дожидаючи ночі. Семен людина серйозна сказав що це неможливо можуть убити. ...
10702. Подвійне коло (за романом Ю. І. Яновського Вершники) 14.65 KB
  Подвійне коло за романом Ю. І. Яновського Вершники Ідейний смисл назви новели Подвійне коло за романом Ю. І. Яновського Вершники Подвійне коло це назва першої новели роману Ю. Яновського Вершники. Трагічні події описані в ній: п'ять братів Половців зустрічаються
10703. Тигролови - Багряний Іван. Твір до ЗНО 20.01 KB
  Тигролови Багряний Іван Дихаючи полумям і димом летів на схід дракон. У вагонах коробках він віз тисячі людей на каторгу. Інколи спецешелон зупинявся і тоді сам начальник поїзда біг і перевіряв чи на місці арештований Григорій Многогрішний. Коли приїхали на місце д...
10704. Хвильовий Микола. Я (Романтика) Цвітові яблуні 19.09 KB
  Я Романтика Хвильовий Микола Цвітові яблуні З далекого туману з тихих озер загірної комуни шелестить шелест: то йде Марія. Я виходжу на безгранні поля проходжу перевали і там де жевріють кургани похиляюсь на самотню пустельну скелю. Я дивлюсь в даль. Тоді дума за
10705. Сом - Вишня Остап 15.88 KB
  Сом Вишня Остап За славним містом Енськом на Харківщині тече річка Оскіл що впадає у Північний Донець. її заплава розбивається на кілька рукавів зарослих густими очеретами верболозом соковитою травою. І скрізь силасиленна озеречок вкритих густою зеленою ряскою..
10706. Мина Мазайло - Куліш Микола - Комедія 17.74 KB
  Мина Мазайло Куліш Микола Комедія Перша дія 1 Розмова Рини Мазайло з її подругою Улею з якої зясовується що у родині Мазайла відбуваються сварки через сторичне питання. Мокій Мазайло дуже захоплюється українською мовою і хоче переробити своє прізвище на МазайлоКв...
10707. Лісова пісня - Українка Леся - Драма-феєрія в 3-х діях 16.09 KB
  Лісова пісня Українка Леся Драмафеєрія в 3х діях Пролог Старий ліс на Волині дика і таємнича місцина. Початок весни. З лісу вибігає Той що греблі рве. Вік перемовляється з потерчатами та Русалкою яка нагадує йому про своє кохання дорікає зрадою. Водяник сварить Рус...
10708. Камінний господар - Леся Українка 14.25 KB
  Камінний господар Леся Українка Камінний господар поетична драма обробка Лесі Українки в якій уперше в українській літературі зображається образ чоловікаспокусника. Імпульсом до написання твору стала пушкінська драма Камінний гість. У творі було вкладено відм
10709. Микола Джеря - Нечуй-Левицький Іван 16.56 KB
  Микола Джеря Нечуй-Левицький Іван Понад самим берегом вється в траві стежка через усе село. Підеш тією стежкою глянеш кругом себе і скрізь бачиш зеленезелене море верб садків конопель соняшників кукурудзи та густої осоки. От стеляться розложисті як скатерть зел