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

24 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

59866. ВИКТОРИНА «МАТЕРИКИ И ОКЕАНЫ» 36 KB
  Затем доплыв до крайней западной точки Австралии м.Йорк мы чуть было не натолкнулись на Малый Большой Барьерный риф но наш капитан обогнув его по Коралловому заливу морю успешно довез нас до столицы Австралии города Сидней Канберра...
59867. Три клада у природы есть… 133 KB
  Какое дерево цветет позже всех Липа Из древесины какого дерева делают спички Осина Какой ядовитый кустарник цветет ранней весной Волчье лыко У какой земляники плоды слаще у той что растет под деревом или на открытой поляне У той что на поляне Конкурс...
59868. МАТЕМАТИЧНА ВІКТОРИНА «КВАДРАТ.КОЛО.КРУГ» 1.21 MB
  Мета: Прищеплення інтересу до предмета; Розвиток мислення; Виховання співпраці і колективізму; Придбання нових знань і умінь; Розширення кругозору учнів; Розвиток в учнів творчого мислення...
59869. Сценарій математичної вікторини: Своя гра 189 KB
  Для цього необхідно правильно відповісти на питання 2-х відбіркових турів турагентів і третьому турі турагенті а у фінальній грі не тільки не лише правильно відповісти але і зробити велику ставку на свою відповідь.
59870. Патриотическое воспитание учащихся при изучении физики 150.5 KB
  Назовите учёного который стал деканом первого в Европе электротехнического факультета в Пражском политехническом институте. Иван Павлович Пулюй 2 Назовите учёного который является основателем теории аномалий земного магнетизма.
59871. Вікторина „Птахи – наші друзі” 40.5 KB
  Бесіда вступ Міграція птахів Рідні пташки дорогенькі І великі і маленькі Будем ми вас захищати Будем взимку годувати Та для цього дуже треба Нам про вас багато знати Птахи бувають двох видів...
59872. классов. Использование этих работ способствует созданию на уроке атмосферы заинтересованности сотр. 103.5 KB
  Литературные диктанты и викторины улучшают логическое и ассоциативное мышление память дают возможность экономно использовать рабочее время на уроке. Стратфорт-на-Эйвоне В какой семье родиося писатель Ремесленника-торговца...