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

173. Характеристика роботи підприємства ВАТ Дніпроцемент 285 KB
  Сировинна база ВАТ Дніпроцемент, асортиментні стандарти на готову продукцію. Технологічна схема виробництва цементу на ВАМ Дніпроцеент. Сушильне відділення, цех випалу клінкера. Технічна характеристика основного обладнання.
174. Основные медицинские заболевания, их диагностирование и лечение 382.5 KB
  Инфекции мочевой системы (пиелонефрит). Сахарный диабет у детей. Заболевания слизистой полости рта (стоматиты, молочница). Заболевания ЖКТ (острый гастрит, панкреатит, лямблиоз). Лабораторная и инструментальная диагностика.
175. Зарождение и развитие субкультуры панков в 60-е – 80-е гг. XX столетия в Англии 328 KB
  Субкультуры формальные и неформальные. Становление и развитие субкультуры панков. Контркультура, или альтернативная культура, девиантные, выражающие некую степень оппозиции господствующей культуре.
176. Електромагнітне поле та електромагнітні хвилі 202 KB
  Закон збереження електричного заряду для замкнутої системи. Закон електромагнітної індукції Фарадея. Утримування речовиною випромінювання хвиль певної довжини. Особливий вид матерії, що випромінюється і поглинається при взаємодії та переносить взаємодію між тілами.
177. Проектирование и создание технологических конструкций 393.64 KB
  Современный процесс разработки технического устройства. При выполнении каждого этапа ставится определенная задача, поэтому каждый этап связан с созданием определенного набора проектных документов. Ликвидация многообразия типов элементов путем сведения их к небольшому числу.
178. Общая теория психологии. Классификация основных понятий 282 KB
  Принцип детерминизма, место психологии в системе наук, понятие о сознании и самосознании. Теория личности Альфреда Адлера. Закономерности зарождения, развития и формирования личности. Операциональная концепция интеллекта.
179. Математические модели электрических, гидравлических и пневматических рулевых приводов 398.92 KB
  Анализ статической и динамических характеристик типового рулевого привода с помощью математической модели привода, составленной в системе программирования Матлаб. Изучение устройства, принципа работы и математических моделей рулевых приводов.
180. Исторический очерк истории России конца ХІХ начала ХХІ столетия 371.5 KB
  Причины, характер, движущие силы и особенности революции 1905 – 1907 гг. основные события и итоги революции. Сущность новой экономической политики, ее значение и причины свертывания. Изменение международной обстановки после II мировой войны.
181. Инструментальные средства разработки электронных учебно-методических материалов 1.18 MB
  Инструментальные средства разработки ЭУММ. Сравнение различных типов инструментальных средств разработки. Выработка критериев сравнения инструментальных средств. Learning Content Development System - Community Version. IBM Workplace Collaborative Learning Authoring Tool.