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

30047. Древовидные (иерархические) структуры данных в реляционных базах данных 1006.5 KB
  Сегодня большинство хранилищ данных как простых так и сложных построены на основе реляционных баз данных. Реляционные базы данных в большинстве случаев удовлетворяют требования какойлибо предметной области данных но часты и случаи когда требуется представление и хранение данных в иерархическом виде. Это снизит защищенность данных но избавит нас от долгих раздумий в самом начале пути.
30048. База данных пользователей сети 318.5 KB
  Далее в пояснительной записке прилагается подробное описание этапов создания автоматизированной информационной системы полное описание постановки задачи графический интерфейс программы и листинг полученной программы. Общий интерфейс АИС Рисунок 5 Форма: баланс Рисунок 6 форма: конфигурация сети Рисунок 7 Отчет Приложение 2 Листинги запросов Запрос1: CLOSE ALL use CLEAR PUBLIC q input ' Введите номр модема ' to q select distinct a. Лист № докум. Подпись Дата Лист 2 681.
30049. Решить дифференциальное уравнение с заданными начальными значениями 127.71 KB
  Данное уравнение необходимо решить методом Эйлера и Эйлера модифицированного а также сравнить результаты и сделать вывод об эффективности методов построить их графики.Метод Эйлера Данный метод одношаговый. Обобщим формулу для решения дифференциальных уравнений методом Эйлера: у х у 3.Эйлер модифицированный Для уменьшения погрешности вычислений часто используется модифицированный метод Эйлера.
30050. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА 203.5 KB
  Торопова ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА Методические указания по выполнению курсовой работы для специальностей 210406. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине Вычислительная техника предназначены для студентов специальностей 210406. Методические указания содержат организацию выполнения курсовой работы индивидуальные задания курсовой работы методические указания по выполнению курсовой работы и литературу. Рекомендовано НМС УрТИСИ ГОУ ВПО СибГУТИ в качестве методических указаний по выполнению курсовой работы студентами...
30051. Решить задачу Коши для дифференциального уравнения 1-ого порядка 332.5 KB
  В работе необходимо решить задачу Коши для дифференциального уравнения 1-ого порядка на отрезке [x0, xk] с шагом h и начальным условием y (x0 )=y0 Дано дифференциальное уравнение:
30052. Визуализация численных методов 588 KB
  Поэтому численные методы решения дифференциальных уравнений играют важную роль в практике инженерных расчетов. Курсовая работа должно состоять из: программы написанной в Visual Basic которая решает дифференциальное уравнение и выводит решения уравнения полученные методом Эйлера модифицированного и методом РунгеКутта четвёртого порядка точности. И визуализирует их на графике в виде линий кривой прямой; пояснительной записки которая описывает методы решения и программу. Результаты решения предоставить в виде таблицы.