 |
|
Лабораторна робота №55
ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОІ ЗАЛЕЖНОСТІ ОПОРУ МЕТАЛУ І ТЕРМІСТОРА ТА ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГІІ АКТИВАЦІІ НАПІВПРОВІДНИКА
Мета роботи: дослідити залежність опору металу та напівпровідника від температури, за результатами експерименту обчислити температурний коефіцієнт 
для металу та енергію активації 
електропровідності для напівпровідника.
Обладнання: термостат, зразки металу і напівпровідника, універсальний місток постійного струму, з’єднувальні проводи, термометр.
Опір металевого провідника залежить від температури:
 ,
| (1) |
де 
– опір провідника при температурі 
, 
– його опір при 
, – температурний коефіцієнт опору – фізична величина, що показує, на яку частину збільшується опір провідника при нагріванні його на 
.
Характер залежності опору металу від температури повністю пояснюється зонною теорією твердого тіла.
На практиці вимірювання температурного коефіцієнта опору зводиться до визначення опорів 
і 
при двох довільних 
та 
. записавши і у вигляді (1) і розв’язавши систему рівнянь відносно маємо:
 .
| (2) |
Напівпровідник відрізняється від металу не тільки значно меншою провідністю, але й іншою залежністю опору від температури. Для металів опір зростає лінійно з підвищенням температури, для напівпровідника з підвищенням температури опір зменшується за експоненційним законом:
 ,
| (3) |
де 
– константа, яка залежить від природи напівпровідника, – енергія активації, 
– стала Больцмана.
Вимірявши опір напівпровідника і при різних температурах 
і 
та виходячи з формули (3) можна знайти енергію активації:
 .
| (4) |
Для визначеності залежностей опору зразків від температури використовується схема, зображена на рис.1. Вона містить металевий провідник М, намотаний на ізолятор, і напівпровідник (термістор) Н. Досліджувані зразки розміщуються в термостаті, що живиться від електромережі. Вимірювання опору зразків проводиться при температурі від кімнатної до 
з інтервалом 
. Таким чином, на графіку 
повинно бути не менше 10 точок. Температура визначається за допомогою термометра Т. Опір зразків вимірюється за допомогою вимірювального універсального моста.
Рис. 1