Обробка результатів вимірів

1. За результатами вимірів будують три графіки залежностей: R_терм=f(T) (рис.7), ln(R_терм)=f(1/T) (рис.8) і R_мет=f(t) (рис.9).

2. З рисунків 8 і 9 робимо якісний висновок про залежність опору термістора і металу від температури.

3. На графіку залежності ln(R_терм) від 1/T (рис.7) вибираємо дві точки, що лежать на прямій, визначаємо їхні координати і за допомогою формули (3) обчислюємо ширину забороненої зони напівпровідника. Отримане значення DW у Дж переводимо потім в еВ[1] . Знаючи DW, за формулою (5) знаходимо температурний коефіцієнт опору термістора a_терм. для середнього значення вимірювального інтервалу температур.

4. Аналогічно, на графіку залежності R від t для металу (рис.9) вибираємо дві точки, що лежать на прямій, визначаємо їхні координати і за допомогою формули (6) обчислюємо температурний коефіцієнт опору.

Рис.7

Рис.8

Рис.9

Експериментальна частина (варіант №2)

Установка складається з електропечі з установленими в ній зразками й з вимірювального обладнання.

Перемикач «Зразок» призначений для почергового підключення зразків до вимірювального обладнання. Положенням перемикача «Зразок» відповідає підключення наступних зразків:

«0» - вимірювальний вхід обладнання закорочений;

«1» - метал (мідь);

«2» - сплав з низьким температурним коефіцієнтом опору (манганін або константан);

«3» - напівпровідниковий терморезистор;

Кнопки «нагрівання» і «вент» - призначені для включення й вимикання ( шляхом повторного натискання) електропечі й вентилятора відповідно.

Кнопка «Стоп інд.» призначена для включення й вимикання ( шляхом повторного натискання) режиму зупинки індикації значень температури й опору при знятті показань із інд. катодів.

Індикатори «0» і «Ом» призначені для індикації значень величини температури й опору зразків у процесі роботи.

Включити «Мережу» і дати прогрітися установці протягом 5 хвилин. Перемикачем «Зразок» виберіть зразок, опір якого буде досліджуватися. Нажати кнопку «Нагрівання». Спостерігаючи за індикатором «˚С», при досягненні необхідної температури виміру (ряд температур виміру рекомендується вибирати через 5˚), нажати кнопку «стоп інд.» і зняти показання з індикатору «Ом». Повторно нажати кнопку «стоп інд.». Перемикачем «зразок» виберіть другий зразок, опір якого буде досліджуватися й проробіть аналогічні дії. У такий спосіб роблять не менш 10 вимірів. При досягненні максимальної температури (100÷ 120˚ К), натисніть кнопку «вент». Спостерігаючи за індикатором «˚С» при досягненні необхідних температур виміру по вищезгаданому ряду температур, включаючи й виключаючи режим «стоп інд» і знімаючи показання з індикатору «Ом», одержіть дані для побудови залежності опору зразка від температури при охолодженні.

Результати вимірів заносять у таблицю.

№	t,˚C	T, K	1/T × 10ˉ³	Термоопір	Метал
Rнагр. Ом	Rохл. Ом	Rср. Ом	lnR	Rнагр. Ом	Rохол. Ом	Rср.
. . .

Контрольні запитання

1. Як виникають енергетичні зони при утворенні кристалу?

2. На яких принципах засноване заповнення електронами енергетичних рівнів?

3. За якою ознакою розподіляються тверді тіла на метали, діелектрики і напівпровідники? Нарисуйте відповідні зонні схеми.

4. Опишіть на основі зонної теорії електропровідність металів і діелектриків.

5. В чому полягає механізм електропровідності чистих напівпровідників?

6. Виведіть розрахункові формули (3) і (6).

7. Опишіть методику обробки експериментальних даних.

Література

В.І.Михайленко, В.М.Білоус, Ю.М.Поповський. Загальна фізика. Київ. 1993. С.436-451

[1] В фізиці твердого тіла енергія, як правило, вимірюється в еВ (1 еВ – це енергія, яку набуває електрон, пройшовши прискорюючу різницю потенциалів в 1В, 1еВ=1.6× 10^-19 Дж).