Дослідження залежності електричного опору провідників та напівпровідників від температури (Лабораторна робота № 5), страница 3

Якщо побудувати графік залежності , то він буде уявляти собою пряму лінію, тангенс кута нахилу якої пропорційний . Часто ширину забороненої зони  обчислюють у електронвольтах:

                                           (7)

Виконання роботи.

1)  Установити  у діапазоні 9В ÷ 15В, виміряти  мультіметром, підключити до установки цифровий вольтметр.

2)  Ввімкнути електричне живлення тумблером SA1 до кола, куди підключено для дослідження металевий резистор.

3)  Виміряти  у діапазоні 20^° С ÷ 65^° С з інтервалом 5^° С. Під час кожного вимірювання при нагріванні треба вимикати нагрівач, та знімати показання вольтметра і термометра через 10-12 секунд після вимикання, після чого знову вмикати нагрівач. Визначити та записати до таблиці температуру  зразка в градусах по Цельсію та падіння напруги на ньому (брати середнє значення падіння напруги <> під час нагрівання та охолодження ), електричний опір зразка (, Ом). За табличними даними побудувати графік залежності опору від температури .

4)  Використовуючи дані таблиці, по формулі (4) обчислити температурний коефіцієнт опору металу .

5)  Визначити з якого металу зроблено резистор, опір якого вимірювався.

6)  Ввімкнути електричне живлення до кола, куди підключено напівпровідниковий резистор.

8)   Наповнити таблицю даних, проводячи вимірювання як під час нагрівання, так і під час охолодження напівпровідникового зразка. Дані до таблиці заносити через кожні 5^° C в інтервалі температур від 20^° С до 65^° С.

9)   За табличними даними побудувати графік залежності.

10) За графіком визначити ширину забороненої енергетичної зони D в електронвольтах

                                                      (8)

11) Визначити концентрацію електронів провідності  при температурі , вважаючи, що  при  

                                                                             (9)

Значення  та  взяти з таблиці даних вимірювання.

12) Знайти відносну та абсолютну похибку при визначенні концентрації , якщо відносна похибка для  становить 10%.

Контрольні запитання.

1)  Що таке фонони та від чого залежить їх кількість ?

2)  Що таке електрони провідності та якою статистикою вони описуються ?

3)  Що таке Джоулеве нагрівання ?

4)  Що таке залишковий електричний опір та чим визначається його величина ?

5)  Як співвідносяться довжина вільного пробігу електрона провідності та константи гратки при нормальних умовах ?

6)  Поясніть явище надпровідності металу при наближенні температури до 0^° K.

7)  Поясніть існування ізоляторів та провідників з позицій квантової механіки.

8)  Які зміни відбуваються в енергетичному спектрі діелектрика, коли до його кристалевої гратки потрапляють домішкові атоми ?

9)  Які типи напівпровідників ви знаєте ? Намалюйте енергетичний спектр їх електронів.

10) Як залежить електричний опір напівпровідника від температури ?

11) Що таке хімічний потенціал та як він залежить від температури ?