Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка состоит из воздушного термостата, включенного и электрическую схему (рис. 6.5), исследуемый диод (V5) и термосопротивление (R4) для измерения температуры.

Основными элементами экспериментальной установки являются полупроводниковый диод (VD5 на схеме установки) и терморезистор R4, которые помещены в воздушный термостат и поэтому находятся при одинаковой температуре. Терморезистор весьма заметно изменяет свое электросопротивление при изменении температуры, что позволяет использовать его в качестве термометра, т.е. по величине его электросопротивления определять температуру, при которой он находится.

Установка содержит также понижающий трансформатор и два мостовых выпрямителя на диодах VD1…VD4 и VD6…VD9. Первый выпрямитель обеспечивает обратное напряжение на исследуемом диоде VD5, а второй обеспечивает питание измерительного моста, одним из плеч которого является терморезистор R4. В другое плечо включен переменный резистор R2, с помощью которого устанавливается баланс моста, т.е. состояние, при котором ток в диагонали АВ моста равен нулю.

Рис. 6.5. Электрическая схема экспериментальной установки

Микроамперметр P1 измеряет обратный ток диода VD5.

Миллиамперметр P2 предназначен для измерения тока разбаланса моста при изменении температуры термостата.

Порядок выполнения работы

1. Включить установку. При этом на исследуемый диод подается обратное напряжение, равное 2,5 В. Убедиться по прибору Р1, что I_диода = I_обр не превышает 2 мкА.

2. С помощью потенциометра R2 установить такой ток, чтобы потенциалы точек А и В были равны (см. рис. 6.5). При U_A = U_B ток через прибор Р2 равен нулю. (При изменении температуры сопротивление R4 изменяется, нарушается равновесие плеч моста и через прибор Р2 будет течь ток, пропорциональный изменению температуры). Формула, по которой определяется температура внутри термостата, имеет вид:

Т = Т₀ + I, Т – Т₀ = I (6.5)

где Т₀ – температура в лаборатории, К;

 = коэффициент пропорциональности 1,0 град/мкА,;

I – ток через Р2, мкА.

Прибор Р2 отградуирован в единицах температуры, так как Т = Т – Т₀ = I.

3. Включить нагрев. Изменяя температуру на 5, снимать показания тока.

4. Снять зависимость обратного тока германиевого диода от температуры.

5. Результаты измерений внести в табл. 6.1. Выполнить 7–10 измерений.

Таблица 6.1

№	Т, К	ΔТ, К	1/Т, К–1	Iобр, мкА	ln Iобр
1
…
10

6. По результатам измерений построить зависимость ln I_обр = f(1/T).

7. Вычислить Е(в эВ) ширину запрещенной зоны германия по формуле (6.4).

Обработка результатов

Формулу (6.4) прологарифмируем. Получим:

(6.6)

График зависимости , показан на рис. 6.5.

Данное выражение сравнить с уравненим прямой y=cx показан на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Типичная зависимость ln от величины,