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

53089. ПЕРШИЙ МОДУЛЬНИЙ УРОК ПО ТЕМІ «ЄВРАЗІЯ» В 7 КЛАСІ 67 KB
  Фізико-географічне положення і розміри Євразії. Мета: ознайомити учнів в загальному плані зі структурою та засобами вивчення теми Євразія охарактеризувати особливості фізикогеографічного положення і розмірів Євразії навчити учнів розв’язувати приклади з використанням системи проблемносимволічних сигналів ПСС застосовані як прийом активізації навчання. Унаочнення: фізична карта Євразії атласи зошитипрактикуми робочі зошити. Які частини світу історично виділені в Євразії 4.
53092. Населення Євразії 53.5 KB
  Населення Євразії. Мета: поглибити систему знань учнів про особливості населення Євразії його розселення на материку расовий етнічний та релігійний склад; поглибити вміння учнів аналізувати причини нерівномірності розселення населення розвивати навички учнів в роботі з картами атласу. Унаочнення: політична карта Євразії атласи карта Розміщення населення карта Народи світу зошитипрактикуми робочі зошити. Сучасна людина живе в Євразії 3540 тисяч років.
53093. Систематизація, узагальнення, корекція знань, вмінь та навичок учнів з теми «Євразія» 68.5 KB
  Унаочнення: фізична карта Євразії атласи зошитипрактикуми робочі зошити. Коментарі учнів до карт Євразії в підручнику та атласі відповіді на запитання вчителя по ним. Унаочнення: фізична карта Євразії атласи робочі зошити або окремі листи з різнорівневими завданнями в 4х варіантах. Найбільший півострів Євразії: а Індостан б Скандинавський в Аравійський 2.
53094. Доцільність використання контурної карти та практичні завдання по ній у шостому класі 35 KB
  Використовуючи контурну карту 6 класу Фізична карта півкуль підписати назви материків земної кулі. Використовуючи контурну карту 6 класу Карта океанів вказати рисочками напрям подорожі Христофора Колумба. Використовуючи контурну карту 6 класу Фізична карта півкуль підписати назви материків які перетинає екватор та Грінвический меридіан. Використовуючи контурну карту 6 класу План місцевості підписати пару ліній які називаються горизонталі та позначити населений пункт словами Населений пункт.
53095. Методика проведення контрольних робіт на уроках географії в 10-му класі 58.5 KB
  Учні повинні знайти з географічних джерел інформацію про площу держави кількість населення її столицю форму правління та форму устрою. Аналізуючи політичну карту світу та карту історикогеографічних регіонів учні повинні описати положення держави на карті: на якому континенті в якому регіоні які сусіди моря та океани що омивають державу і після цього зробити висновок про ЕГП держави. Природні ресурси держави. Слід розпочати аналіз промисловості з частки держави у світовому промисловому виробництві.
53096. Шкільна бібліотека у формуванні інформаційної компетентності на уроках географії 86 KB
  Географічне сприйняття інформації ЗМІ – це активна діяльність що протікає у взаємозв’язку з різними психічними процесами: мисленням мовленням почуттям волею. З огляду на незначну кількість навчальних годин з географії в 6 –х класах 2 години на тиждень і загальне навчальне перевантаження учнів в 6х класах важливу роль у формуванні інформаційної компетентності школярів відіграє шкільна бібліотека схема 2 Складаючи тематичне планування включаю ЗМІ в навчальний процес так щоб протягом однієї теми здійснювалася періодична робота з...
53097. ТЕСТИ З ГЕОГРАФІЇ 10 класу (профільний рівень) 88.5 KB
  Яка країна є лідером за кількістю користувачів Інтернету: а Китай; б Японія; в США. У якій країні знаходиться найбільша ТНК в світі: а США; б Велика Британія; в Японія. ТНК контролюють таку частку світової торгівлі: а 1 3; б 2 3 Найбільший експортер послуг в світі: а США; б Японія; в Велика Британія. Найбільша країна за кількістю іноземних туристів: а Іспанія; б США; в Франція.