2. Ход работы.

1. Взвесить одну из медных пластин, которая будет служить катодом. Заметить ее.

2. Собрать электрическую цепь по схеме.

3. Заметить время, замкнуть цепь ключом, быстро установить реостатом силу тока I = 1А.

4. Следить, чтобы в продолжение всего опыта сила тока оставалась постоянной.

5. Через 20-30 минут ток выключить, вынуть пластинку, не касаясь руками отложившегося слоя меди. Осторожно ополоснуть ее водой.

6. Просушить пластинку над плиткой.

7. Снова взвесить пластинку и определить массу выделившейся меди: m = m₂ – m₁.

8. Определить k меди по формуле k = m/It, где I- сила тока, t - время прохождения тока.

9. Данные измерений занести в таблицу.

10. Сравнить полученный результат с табличным и объяснить отклонения¹⁹.

11. Вычислить абсолютную и относительную погрешность полученного результата относительно табличного результата по формулам:²⁰

; ,

k_табл = 3,2910^-7 .

12. Сделать вывод о проделанной работе.²¹

ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ

Цена одного деления амперметра = …

Масса пластинки до опыта.	Сила тока	Время опыта	Масса пластинки после опыта	Масса выделившейся меди	Электрохимический эквивалент меди
m1, кг	I, А	t, с	, кг	m, кг	k, кг/Кл

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПЕРВОГО УРОВНЯ.

1. Какие вещества относятся к электролитам? Чем обусловлена электропроводность электролитов? Что такое электролитическая диссоциация?

2. Что представляет собой электрический ток в электролитах?

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ВТОРОГО И ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ.

3. Напишите и сформулируйте первый закон Фарадея для электролиза.

4. Что называют электрохимическим эквивалентом вещества? Какая формула выражает смысл этого понятия? Каковы единицы электрохимического эквивалента вещества?

5. Напишите и сформулируйте второй закон Фарадея для электролиза. Что Фарадея для электролиза?

6. Как записывают и читают объединенный закон Фарадея для электролиза?

Лабораторная работа № 11.

Изучение электрических свойств полупроводникового диода.

Приборы и принадлежности, используемые в работе:

1. Источник электрической энергии.

2. Полупроводниковый диод.

3. Амперметр.

4. Вольтметр.

5. Магазин сопротивления R₂.

6. Реостат R₁.

7. Ключ и соединительные провода.

8. Миллиметровая бумага.

Цель работы:

1. Убедиться на опыте в односторонней проводимости электрического тока полупроводникового диода.

2. Получить данные и по ним построить вольт - амперную характеристику (ВАХ) прямого тока через полупроводниковый диод.

1. Теоретическое введение.

Проводимость полупроводников чрезвычайно сильно зависит от примесей. Дело в том, что в проводниках при наличии примесей наряду с собственной проводимостью, которая обусловлена генерацией пары свободных носителей заряда электрон-дырка, возникает дополнительная — примесная проводимость. Изменяя концентрацию примесей, можно до 10 раз увеличивать проводимость по сравнению с собственной проводимостью проводника. Причем можно создавать полупроводники с преимущественной концентрацией либо отрицательно, либо положительно заряженных носителей электрического заряда.

Примесный полупроводник с преимущественно электронной проводимостью называется полупроводником n-типа. Примеси, легко отдающие электроны и увеличивающие число свободных электронов, называют донорными примесями.

В полупроводнике n-типа электроны являются основными носителями заряда, а дырки - не основными.

Примесный полупроводник с преимущественно дырочной проводимостью называется полупроводником р-типа. Примеси, атомам которых для образования нормальных парноэлектроннных связей с соседними атомами недостает электрона, и увеличивают число свободных дырок, называют акцепторными примесями. Основными носителями заряда в полупроводнике р - типа являются дырки, а не основными — электроны.

рис. 1

Граница 00 в кристалле полупроводника (см. рис. 1), в котором одна половина является полупроводником n - типа, а другая р - типа, называется электронно-дырочным переходом. Вокруг (р - n)-перехода образуется переходной слой АВ толщиной порядка 1 мкм, в котором, благодаря диффузии электронов в р - область и дырок в n-область, устанавливается контактная разность потенциалов порядка 1В, прекращающая дальнейшую диффузию основных носителей заряда из одной половины кристалла в другую. При этом в слое АВ возникает внутреннее электрическое поле, направленное от n к р. В этом случае почти нет свободных носителей зарядов. Поэтому слой АВ обладает очень большим сопротивлением по сравнению с другими частями кристалла.

рис. 2

Н аиболее интересные явления возникают при включении (р - n)-перехода в электрическую цепь. Если (р - n)-переход включить в цепь так, как показано на рис. 2, то внешнее поле Е будет направлено против внутреннего поля, ослабит его и через переход потечёт большой ток, образованный движением основных носителей заряда: из области п в область р — электронами, а из области р в область n - дырками. Вследствие этого проводимость кристалла велика, а сопротивление мало. В целом ток течет от р к n области и называется прямым .При прямом токе его сила очень быстро возрастает с увеличением напряжения и закон Ома здесь неприменим.

Если теперь поменять полярность на полупроводнике и включить его так, как показано на рис. 3, то внешнее поле Е будет усиливать внутреннее поле. Сопротивление (р-n)-перехода еще более возрастет, и через него будет течь очень малый по величине ток. Это обусловлено тем, что теперь дырки могут перемещаться из п области в р, а электроны из р области в n область. Но ведь эти носители для этих областей являются не основными, число мало в соответствующих областях кристалла, поэтому ток будет очень малым. Его называют обратным током. При обратном включении (р-n)-перехода его сопротивление очень велико и через переход течет обратный ток в десятки тысяч раз меньший, чем при прямом включении. Образуется так называемый запирающий слой на границе (р-n)-перехода.

В ольтамперные характеристики (ВАХ) прямого и обратного токов представлены на рис. 4. Из рисунка видно, что (р-n)-переход работает подобно вентилю, т.е. пропускает ток в одном направлении (переход открыт, течет большой прямой ток) и не пропускает его в обратном направлении (переход закрыт, течет очень малый обратный ток).

Это свойство кристалла с (р-n)-переходом позволяет использовать его в цепи переменного тока как выпрямитель. Он так и называется полупроводниковый выпрямитель или полупроводниковый диод.