Ćwiczenie nr 81
Temat: Badanie zależności oporności od temperatury. Literatura:
1. A. Piekara - Elektryczność i magnetyzm, PWN Warszawa 1980 2. E. Purcel - Elektryczność i magnetyzm, PWN Warszawa 1975
3. Fulińska - Opisy i instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki cz. 2. 4. T. Dryński – Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki.
5. H. Szydłowski – Pracownia fizyczna, Wydawnictwo Naukowe PWN 6. Sz. Szczeniowski – Fizyka doświadczalna, cz. 3: Elektryczność i
magnetyzm, PWN, Warszawa 1980.
7. R.P. Feynman Wykłady z fizyki, t.1, cz. 2, t.2 PWN Warszawa 1974 8. R. Resnick, D. Halliday – Fizyka t. 2 Warszawa 1984
Cel ćwiczenia:
1. Praktyczne zapoznanie się z zależnością oporu elektrycznego metali i półprzewodników od temperatury.
2. Wyznaczenie współczynnika temperaturowego oporności badanego metalu. 3. Wyznaczenie szerokości pasma wzbronionego badanego półprzewodnika. Zagadnienia kolokwialne:
1. Klasyczna teoria przewodnictwa elektronowego metali, mechanizm przewodnictwa, prawo Ohma, przewodność właściwa.
2. Zależność przewodności właściwej metalu od temperatury, prawo Matthiessena, oporność resztkowa, nadprzewodnictwo.
3. Półprzewodniki samoistne i półprzewodniki domieszkowe .
4. Interpretacja przewodnictwa elektrycznego w półprzewodnikach przy pomocy modelu pasmowego ciała stałego.
5. Zależność przewodności właściwej półprzewodników domieszkowych od temperatury energia aktywacji.,
6. Metoda przeprowadzania dyskusji błędów. Wykonanie ćwiczenia:
1. Przeprowadzić pomiary zależności oporności przewodnika i półprzewodnika do temperatury.
Uwaga: Regulację temperatury należy przeprowadzać wyłącznie przy pomocy termometru kontaktowego ultratermostatu i kriostatu. Przed dokonaniem pomiaru oporności odczekać pewien okres czasu, aż temperatura układu pomiarowego ulegnie stabilizacji.
Należy przeprowadzić ogrzewanie w ultratermostacie, a następnie chłodzenie w kriostacie.
2. Na podstawie wyników pomiarów sporządzić wykresy zależności oporności od temperatury dla badanego metalu i półprzewodnika.
3. Z wykresu dla opornika metalicznego wyznaczyć wartość stałej „a” prawa Matthiessena:
R(T) = aT + R
r, z zależności T R a gdzie ΔR jest zmianą wartości oporności oporu metalu w zakresie ΔT. (T oznacza temperaturę w skali Kelvina).
4. Dla półprzewodnika na podstawie wyników pomiarów sporządzić wykres: ln(R/R0) = f (1/T), gdzie R0 jest oporem w temperaturze pokojowej.
5. Wyznaczyć współczynnik nachylenia b prostej wykresu i obliczyć szerokość pasma wzbronionego ΔE dla badanego pół przewodnika korzystając z
zależności:
k 2
E b gdzie k jest stałą Boltzmana. Przyrządy:
ultratermostat, kriostat, próbka metaliczna i półprzewodnikowa, 2 omomierze cyfrowe, 2 termometry.
