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

12 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

12325. Саясаттану пәнінен 1-аралық бақылау сұрақтары 43.18 KB
  Саясаттану пәнінен 1аралық бақылау сұрақтары Саясаттану ғылым ретінде Саясаттану ғылымының атқаратын қызметтері Саяси ойшылдардың саясатқа берген анықтамалары Саясаттанудың деңгейлері Саясаттанудың парадигмалары Ежелгі дәуірдегі саяси ойшылд
12326. Эмпирикалық әлеуметтану бойынша глоссарий 15.16 KB
  Эмпирикалық әлеуметтану бойынша глоссарий Эмпирикалық әлеуметтану нақты зерттеулер жүргізуді осылардың негізінде арнаулы әдістер қолдану сұрау бақылау тәжірибе арқылы жаңа фактілерді жинап талдауды қорытындылауды айтады Интервью көсемсөз жанры журналист
12327. Тақырыбы: Томас Джефферсонның саяси-құқықтық көзқарасы 43.85 KB
  СӨЖ Тақырыбы: Томас Джефферсонның саясиқұқықтық көзқарасы АҚШ тарихы ХVІІІ ғасырдың соңғы ширегі мен ХІХ ғасырлардың басында әлемге көрнекті саңлақтар тобын берді. Олар әр қилы көзқарасты ұстанып әр түрлі партиялардың құрамында болғанымен барлығы да америка
12328. Саяси процесс туралы ұғым 54 KB
  Саяси процесс туралы ұғым Саяси процесс ұғымы кең және тар мағынасында қолданылады. Кең мағынасында ол коғамның саяси жүйесінің уакыт пен кеңістікте дамып жұмыс істеуін білдіреді. Тар мағынасында түпкілікті нақты нәтижеге жеткен белгілі бір көлемдегі процесті көрсет
12329. Аралық бақылау сұрақтары 472.21 KB
  I IIаралық бақылау сұрақтары 1.Социология дегеніміз қандай ғылым. 2.Социологиялық ұғымдарлың ерекшеліктері. 3.Социологиялық парадигмалардың сипаттамалары. 4.Социологияның өмірге келуінің саяси әлеуметтік экономикалық рухани алғышарттары. 5.Социологияның атқара...
12330. ӘЛЕУМЕТТАНУ ҒЫЛЫМ РЕТІНДЕ 838.5 KB
  І. ӘЛЕУМЕТТАНУ ҒЫЛЫМ РЕТІНДЕ Әлеуметтанудың объектісі пәні мен әдістері. Әлеуметтанудың құрылымы мен білім деңгейлері. Әлеуметтанудың атқаратын қызметі функциясы. Әлеуметтанудың басқа қоғамдық және гуманитарлық ғылымдармен байланысы. 1. ӘЛЕУМЕТТАНУ
12331. ӘЛЕУМЕТТІК ИНСТИТУТТАР МЕН ӘЛЕУМЕТТІК ҰЙЫМДАР 272.5 KB
  Екіншіден, ұйым деп құрылымның элементтерінің тәртіптелу деңгейі, объектінің ішкі құрылымын айтамыз. Бұл мағынада объектінің жоғары немесе төмен ұйымдасқандығы туралы айтады. Барлық әлеуметтік объектілердің өзінің ұйымы бар, яғни өзін құрайтын элементтердің байланыстары бар.
12332. Әлеуметтік стратификация және әлеуметтік мобильділік теориясы 324 KB
  Әлеуметтік стратификация және әлеуметтік мобильділік теориясы 1. Қоғамның әлеуметтік топқа жіктелуі. 2. Әлеуметтік стратификация теориясы және оның мәні 3. Әлеуметтік мобильдік және оның түрлері. 4. Қазіргі Қазақстандағы әлеуметтік стратификация ме
12333. Әлеуметтану пәні бойынша Тест жауаптары. 37.3 KB
  Әлеуметтану пәні бойынша Тест жауаптары. Әлеуметтану ғылымы пән ретінде Қоғам адамзат дамуының белгілі бір тарихи кезеңінде өз қажеттерін канағаттандыру мақсатында тұрақты және біртұтас қалыптасқан әлеуметтік нормалар мен әдетғұрыптар негізінде өзара байл...