Исследование зависимости электрического сопротивления проводников и полупроводников от температуры (Методическое пособие по выполнению лабораторной работы), страница 3

                                         (6)

Если построить график зависимости , то он будет воображать собой прямую линию, тангенс угла наклона которой пропорциональный . Часто ширину запрещенной зоны  вычисляют в электронвольтах:

                     (7)

Выполнение работы.

1)  Установить  в диапазоне 9В ÷ 15В, измерить ток  мультиметром, подключить к установке цифровой вольтметр.

2)  Включить электрическое питание тумблером SA1 в цепь, куда подключен для исследования металлический резистор.

3)  Измерить  в диапазоне ÷  с интервалом . Во время каждого измерения при нагревании надо выключить нагреватель, и снимать показания вольтметра и термометра через 10-12 секунд после выключения, после чего снова включать нагреватель. Определить и записать в таблицу температуру  образца в градусах по Цельсию и падения напряжения на нему (брать среднее значение падения напряжения < > во время нагревания и охлаждения ), электрическое сопротивление образца ( , Ом). По табличный данный построить график зависимости сопротивления от температуры .

4)  Используя данные таблицы, по формуле (4) вычислить температурный коэффициент сопротивления металла .

5)  Определить, из какого металла сделан резистор, сопротивление которого измеряется.

6)  Включить электрическое питание в цепь переключателем SA1, куда подключен полупроводниковый резистор.

8)   Заполнить таблицу данных, проводя измерения, как во время нагревания, так и во время охлаждения полупроводникового образца. Данные в таблицу заносить через каждые  в интервале температур ÷

9)   По табличным данным построить график зависимости .

10) По графику определить ширину запрещенной энергетической зоны D в электронвольтах

                                     (8)

11)  Определить концентрацию электронов проводимости  при температуре , считая, что  при  

                                                (9)

Значение  и  взять из таблицы данных измерения.

12) Определить относительную и абсолютную погрешность при определении концентрации , если относительная погрешность для  составляет 10%.

Контрольные вопросы.

1)  Что такое фононы и от чего зависит их количество?

2)  Что такое электроны проводимости и какой статистикой они описываются?

3)  Что такое Джоулево тепло?

4)  Что такое остаточное электрическое сопротивление и чем определяется его величина?

5)  Как соотносятся длина свободного пробега электрона проводимости и константы решетки при нормальных условиях?

6)  Объясните явление сверхпроводимости металла при приближении температуры к .

7)  Объясните существование изоляторов и проводников с позиций квантовой механики.

8)  Какие изменения происходят в энергетическом спектре диэлектрика, когда в его кристаллическую решетку попадают примесные атомы?

9)  Какие типы полупроводников вы знаете? Нарисуйте энергетический спектр их электронов.

10) Как зависит электрическое сопротивление полупроводника от температуры?