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 × 10³	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).