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

21092. Образотворче мистецтво XIX–початку XX ст 24.18 KB
  Художники ніби намагаються стерти межі між класицизмом і романтизмом досягаючи при цьому значних успіхів у торуванні шляхів до цілком реалістичного живопису. Розширення меж тематичного арсеналу портретного живопису вже у другій половині XIX ст. Розвиткові живопису в Україні XIX ст. Соколов справжнім шедевром пізньоромантичного живопису є його картина Дівчата ворожать уночі проти Івана Купала з двома центрами освітлення маленьким каганцем і яскравим повним місяцем які надзвичайно виразно окреслюють постаті групи дівчат у човні.
21093. Музика і театральне мистецтво XIX - початку XX ст 18.06 KB
  Опинившись у залежності від російського субкультурного середовища народна українська музична культура дещо законсервувалася у своєму розвитку більше того у вжитку з’являються непритаманні українській музичній культурі містечкові романси казармені пісні тощо. у професійній музиці з’являються перші симфонічні твори Українська симфонія і симфонія сольмінор з Козачком невідомих авторів. Невід’ємною складовою національного театру була українська музика. Українська професійна музична школа спиралася на здобутки як української так і...
21094. Розвиток культури у добу Національно-демократичної революції (1917 - 1920 рр.) 18.88 KB
  Політика Тимчасового уряду в галузі народної освіти була демократичнішою ніж царського уряду і тому вже в березні 1917 р. Справжнім виразником інтересів українського громадянства і учительства у справі освіти стала Центральна Рада – представницький політичний орган українського народу утворений 7 березня 1917 р. Велику підтримку і допомогу надавали їй українські громадянські організації: товариство шкільної освіти учительські організації товариство Просвіта. було створено Генеральний секретаріат міністерство народної освіти який...
21095. Національне відродження 20-х рр. XX ст 24.41 KB
  громадянська війна в Україні закінчилася. Відомо що в період громадянської війни етнічні українці у більшовицькій партії в Україні складали тільки близько 1 . Тому політика коренізації здійснювалась у двох напрямах: українізації та створення необхідних політичних соціальних і економічних умов для культурного розвитку національних меншин. У цей час в Україні працював видатний педагог і письменник Антон Семенович Макаренко 18881939.
21096. Культура України 30-х рр. XX ст. «Розстріляне відродження» 28.22 KB
  Українізацію було повністю згорнуто а найпомітніших діячів національної культури ніби на підтвердження пророчих слів одного з персонажів сатиричної комедії М. становлять собою не тільки одну з найтрагічніших сторінок української історії але й відвертий злочин проти традиційної селянської культури життя і господарювання на зв’язках з якою розвивалася вся попередня національна культурна традиція. Однак добре розвивалася лише технічна і природознавча діяльність тоді як гуманітарні науки викладалися вкрай тенденційно і обмежено що пізніше...
21097. Культура України в 40-80-х рр. XX ст 25.78 KB
  Культура України в 4080х рр. Всього за межі України було вивезено понад 40 тис. Брутальній критиці та обвинуваченням у перекрученнях буржуазнонаціоналістичного характеру були піддані роботи істориків України Короткий курс історії України Нарис історії України. Рильського за його доповідь Київ в історії України Річниця Шевченка поетичні твори Київські октави.
21098. Культура незалежної України 23.73 KB
  Культура незалежної України Проголошення незалежності України 24 серпня 1991 р. Верховна Рада України ухвалила Основи законодавства про культуру якими передбачені заходи подальшого розвитку української національної культури. Верховна Рада України провела слухання на тему Культурна політика в Україні: пріоритети принципи та шляхи реалізації. показав що українська мова є рідною для 675 населення України.
21099. Визначення поняття «культура», її структура та основні функції 19.29 KB
  Термін культура вперше зустрічається в одному з творів знаменитого римського оратора Цицерона 45 р. Як самостійна наукова категорія культура фіксується вперше у працях німецького юриста С. У подальшому слово культура отримало ще більш узагальнене значення яке охоплювало собою сукупність створених людськими спільнотами традиційних благ і цінностей.
21100. Перші паростки культури на українських землях у найдавніші часи 17.16 KB
  Перші паростки культури на українських землях у найдавніші часи. Виникнення культури нерозривно пов’язано з появою людини. Загальні закономірності розвитку культури у первісну добу на українських землях були такими самими як в інших регіонах земної кулі проте були й деякі особливості. З огляду на це питання про генетичні витоки української культури має сьогодні неабияке значення і викликає у своєму розв’язанні доволі гострі зумовлені актуальними проблемами в житті нашого суспільства суперечки.