Описание экспериментальной установки

Схема установки для измерения электропроводности приведена на рис. 8. Образец в специальном держателе помещается внутри кварцевой трубки. Снаружи на трубку намотана обмотка нагрева­теля, питаемого от автотрансформатора. Температура образца изме­ряется дифференциальной термопарой, холодный спай которой находится при температуре тающего льда.

С помощью батареи Б создается ток в цепи из образцового сопротивления и прямоугольного образца германия. Образцовое сопротивление состоит из четырехкаскадного магазина сопротивлений R₈ и зашунтированного реохорда R₉. Декады магазина позволяют измерять сопротивления образцов 1 -10000 Ом. При работе пере­ключателя П₁ направление тока меняется с частотой 50 Гц. Потен­циометр R₁ служит для регулирования тока. Для предотвращения искрения контактов в цепи последовательно с переключателем П₁ включено сопротивление R₂. Все три переключателя П₁, П₂ и П₃ работают синхронно с частотой 50 Гц и с определенным фазовым соотношением, как показано на рис. 9.

С помощью зашунтированного потенциометра R₉ можно также измерять сопротивление образцов 10^-3-1 Ом. При проведении таких измерений тумблером Т₂ отключается магазин сопротивлений. Этим устраняется влияние остаточного сопротивления магазина (около 0,03 Ом). Кнопка К, расположенная между клеммами гальвано­метра, замыкается при точной балансировке схемы.

ЗАДАНИЕ

Измерить удельное сопротивление полупроводника в зависимости от температуры

При выполнении измерения удельного сопротивления необхо­димо придерживаться следующего порядка:

Получить образец у преподавателя.

1. Тумблером Т₁ включить питание схемы, а затем включить переключатели П₁, П₂, П₃.

2. Потенциометром R₁ установить ток через образец германия, равный 10 мА.

3. Подбирая сопротивление магазина, добиться нулевого откло­нения гальванометра.

4. Нажав кнопку К, произвести точную балансировку схемы. Измеренное сопротивление образца германия будет соответствовать комнатной температуре.

5. Включить автотрансформатор и установить на нагревателе 40 В.

6. Провести измерение удельного сопротивления при нагревании образца германия до температуры 150° С и охлаждении его до комнатной.

Результаты измерений занести в таблицу.

Определить энергию ионизации примеси и ширину запрещенной зоны

По данным, полученным в результате измерений (см. таблицу), построить зависимость lg от 1/Т. По наклону температурной зави­симости электропроводности определить Е_g, энергию ионизации выразить в электрон-вольтах.