4.3. Порядок выполнения работы

1. Собрать электрическую цепь согласно схеме, приведенной на рис. 4.1.

2. По показаниям вольтметра и миллиамперметра определить сопротивление терморезистора при комнатной температуре. Результаты измерений записать в табл. 4.1.

3. Подключить в электрическую цепь металлический проводник, по показаниям вольтметра и миллиамперметра определить сопротивление металлического проводника при комнатной температуре. Результаты измерений записать в табл. 4.2.

4. Подключить терморезистор, затем включить нагреватель поворотом ручки на стенде до отметки, соответствующей максимальной температуре нагрева. Через каждые 10 – 15 К измерять ток и напряжение на терморезисторе, при этом максимальная температура нагрева не должна превышать 360 К. Результаты измерений записать в табл. 4.1.

Т а б л и ц а 4.1

Результаты измерений для терморезистора

Номер опыта	T, K	, K–1	U, В	I, A	R, Ом	ln R
1 2 … N

5. После достижения максимальной температуры сразу подключить металлический проводник и провести аналогичные измерения в режиме естественного охлаждения до комнатной температуры. Результаты измерений записать в табл. 4.2.

6. По данным табл. 4.1 и 4.2 построить графики температурной зависимости для полупроводникового терморезистора и металлического проводника. Сравнить полученные зависимости.

Т а б л и ц а 4.2

Результаты измерений для металлического проводника

Номер опыта	T, K	U, В	I, A	R, Ом
1 2 … N

7. По данным табл. 4.1 построить график ln R = f (1/T) для полупроводникового терморезистора и определить тангенс угла (tg α) наклона прямой к оси абсцисс.

8. Оценить ширину запрещенной зоны (в электрон-вольтах) полупроводникового терморезистора исходя из формулы:

. (4.6)

9. Сравнить полученный результат с табличными данными [3; 4].

10. По результатам расчетов сделать вывод.

4.4. Дополнительное задание

1) Аппроксимировать зависимость линейной функцией вида используя метод наименьших квадратов [8]. Определить по найденной линейной зависимости тангенс угла (tg α) наклона прямой к оси абсцисс и рассчитать ширину запрещенной зоны (в электрон-вольтах).

2) Сравнить значение ширины запрещенной зоны с полученным по формуле (4.6) и сделать вывод.

4.5. Контрольные вопросы

1. Металлы, диэлектрики и полупроводники с точки зрения зонной теории твердых тел.

2. Вырождение электронного газа. Почему в металлах при комнатной температуре электронный газ находится в вырожденном состоянии?

3. Получить формулу (4.6) для расчета ширины запрещенной зоны собственного полупроводника.

4. Объяснить температурную зависимость электропроводности полупроводника по результатам лабораторной работы.

5. Объяснить температурную зависимость электропроводности металлического проводника от температуры.

6. Каков физический смысл энергии активации полупроводника?

7. Каков физический смысл характеристической температуры Дебая?

Лабораторная работа 5