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

22 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

50060. Техніка пересувань футболістів у нападі та захисті 21 KB
  Футболіст пересувається короткими кроками і завжди повинен бути готовий до миттєвої зупинки або зміни темпу й напрямку руху. Найважливіше під час вистрибування вибрати відповідне місце відштовхування врахувавши швидкість та висоту руху мяча. Ефективний спосіб пересувань зміна напрямку руху. Для того щоб змінити напрямок руху з мінімальною втратою часу футболісти застосовують повороти: переступанням стрибком на опорній нозі.
50062. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ 110 KB
  Разность наибольшего и наименьшего членов ряда R = Xn X1 называется РАЗМАХОМ эмпирического распределения а число наблюдений n объемом выборки. Функцией распределения случайной величины для данного статистического материала ВЫБОРКИ будет частота события X где X любое возможное значение случайной величины . Значение статистической функции распределения легко вычислить подсчитав число опытов m в которых величина приняла значение меньшее чем X и разделив...
50063. Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений 957.5 KB
  При выполнении данной лабораторной работы были получены теоретические и практические навыки в приближенном решении дифференциальных уравнений первого порядка с начальным условием методами Эйлера, Эйлера (уточнённый), Рунге-Кутты, Адамса, Милна. Сравнивая полученные результаты вычислений с истинным значением можно сделать вывод...
50065. Дослідження дифракції Фраунгофера на одній щілині 1.37 MB
  Прилади і обладнання Гелій неоновий HeNе лазер типу ЛГ56 розсувна щілина екран з масштабною шкалою фотодіод механізм переміщення фотодіода пристрій для реєстрації електричного сигналу з фотодіода Опис установки Оптична схема установки для спостереження дифракції Фраунгофера від однієї щілини у світлі лазера наведена на рис. Результат дифракції у вигляді періодичного розподілу інтенсивності світла спостерігається на екрані 3 який розміщений на відстані l b2 від щілини 2 довжина хвилі випромінювання...
50066. Стройові та рикладні вправи 53.5 KB
  Упор - це положення в якому плечi вище точок опори. Упор присiвши Положення присiду з опорою руками в пiдлогу лiктi випрямленi долонi з пальцями нарiзно опираються в пiдлогу плечовi суглоби над кистями Упор стоячи на колiнях Положення при якому опорними мiсцями є гомiлки зi стопами та долонi; стегна i руки перпендикулярнi до пiдлоги тулуб горизонтально Упор на лiвому правому колiнi Положення при якому опорними мiсцями є двi долонi i лiва права гомiлка зi стопою iнша нога...
50067. Букинистическая литература и ее распространение на книжном рынке РФ и Приморья 350 KB
  Важнейшая историческая задача букинистической торговли увеличить во много раз обращение книги. В отношении книжных богатств которые находятся в личном пользовании это означает максимальное вовлечение книг в повторное обращение на букинистическом рынке.
50068. Вынужденные колебания в последовательном колебательном контуре 101.5 KB
  Цель работы: изучение явления резонанса в RLC- контуре, определение резонансной частоты и добротности контура. Приборы и принадлежности: генератор АНР-1002, вольтметр АВ1, стенд СЗ-ЭМ01, соединительные провода.