Обработка результатов

1. Нанести экспериментальные точки на график в координатах ЭДС, (U₁₂) и разности температур Т, провести соответствующие прямые для двух пар металлов, определить коэффициенты () по наклону прямых. U₁₂=(4.6.).

Выражение 4.6. есть уравнение прямой, где - угловой коэффициент.равенtg угла наклона прямой к оси абсцисс.

2. Зная величину , рассчитать значение энергии Ферми для одной любой температуры. (где- постоянная Больцмана,е – заряд электрона)

3. Сделать качественные выводы о соотношении энергий Ферми для различных металлов. Сравнить полученные соотношения с табличными данными, указать возможные причины расхождения.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит эффект Зеебека?

2. Укажите возможные причины возникновения ЭДС в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных металлов.

3. Каков механизм возникновения контактной разности потенциалов?

4. Какими параметрами металлов определяется крутизна нарастания ЭДС с увеличением разности температур «горячего» и «холодного» спаев?

5. Как рассчитать энергию (уровня) Ферми (Е_F)?

Список литературы

1. Блатт, Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах / Ф. Блатт. – М.: Мир, 1971.

2. Савельев, И.В. Курс общей физики. Т. 3 / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1982.

3. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Статистическая физика. М.-Л., 1951

Лабораторная работа № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ

И ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Цель работы:

экспериментальная проверка зависимости электропроводности (сопротивления) металлов (медь) и полупроводников (полупроводниковый терморезистор); показать, что у металлов проводимость уменьшается с температурой, а у полупроводников увеличивается. Определить ширину запрещенной зоны полупроводника.

Теоретическая часть

Электропроводность  металловможет быть найдена из классической электронной теории металлов:

(5.1)

где e – заряд электрона;

n_e– концентрация электронов;

_е– подвижность электронов, численно равная дрейфовой скорости электронов в электрическом поле = 1 в/м.

В полупроводниках перенос заряда осуществляют подвижные носители – электроны и дырки. Для них формула (5.1) должна быть дополнена еще одним слагаемым:

(5.2)

где n_pи_p– концентрация и подвижность дырок.

В полупроводниках с повышением температуры в следствии термического возбуждения электронов валентной зоны часть из них приобретают энергию, достаточную для преодоления запрещенной зоны и перехода в зону проводимости. Это приводит к появлению в зоне проводимости свободных электронов, а в валентной зоне – свободных уровней, на которые могут переходить электроны этой зоны, т.е. вакантное состояние в валентной зоне начинает перемещаться по кристаллу, в валентной зоне появляется положительная частица с зарядом (+ q). Эту фиктивную частицу назвали дыркой. Дырке приписывают заряд, равный заряду электрона(+е). Поэтому в полупроводниках электрический ток обусловлен электронами в зоне проводимости и дырками в валентной зоне.

Удельное сопротивление ; связанно с электропроводностью:

(5.3)

где R– сопротивление проводника постоянного сечения;

l– длина проводника;

S– площадь его сечения;

- удельное сопротивление.