Отримання знань

                  Лабораторна робота № 3

 

 

Теоретичні відомості

Термістор, або термоопір, являє собою напівпровідниковий опір, величина якого залежить від температури. Залежність опору R напівпровідників від температури в певних температурних інтервалах описується виразом

(1)

де А – деяка константа;

     k – стала Больцмана;

     - енергія активізації (висота енергетичного бар’єру);

     Т – абсолютна температура

Зменшення опору напівпровідників з підвищенням температури може бути пояснене збільшенням кількості вільних носіїв заряду, тобто збільшенням концентрації вільних електронів та дірок. Для визначення енергії активізації будується графік залежності . Підставивши останній вираз у рівняння (1), отримаємо:

Графік  являє собою пряму, тангенс кута нахилу, якої до осі 1/Т  дорівнює  звідки енергія активізації  (3).

 

Опис приладу:

Для визначення опору термістора в даній роботі використовують універсальний міст постійного струму (рис 1). Він принципово нічим не відрізняється від містка Уітстона у роботі 4. Для визначення величини досліджуваного опору його потрібно підключити до клем «Х» приладу. За допомогою регулюючої ручки 1 (рис 1) встановити ціну поділки (для даної роботи ручку 1 слід встановити на поділці «1000», що відповідатиме 1 кОм). Після чого слід натиснути кнопку 4 (рис 1) і утримувати її протягом 10 – 20 с. Спостерігайте в цей час за стрілкою гальванометра 3. Якщо стрілка не стоїть на нулі, то необхідно обертати ручку 2, та домогтись того, щоб стрілка встановилась на нуль. Тоді величина досліджуваного опору R_х=NR, де N – кількість поділок, на які Ви повернули ручку 2 (рис 1).

Наприклад, R = 1000 Ом; для встановлення стрілки гальванометра 3 на нуль Ви повернули ручку 2 на 14 поділок, це означає, що невідомий опір дорівнює R_x=14*1000 Ом= 14 000 Ом.

Сам термістор 1 (рис 2 )знаходиться в посудині, заповненій маслом (для рівномірного нагрівання). Клеми 2 установки підключаються до клем «Х» універсального мосту постійного струму.

 

 

Контрольні запитання

1)   Що називають опором провідника? Вкажіть одиниці вимірювання опору в СІ.

2)   Розкрийте фізичний зміст сталої Больцмана.

3)   Які речовини називають напівпровідниками? Які особливості їх внутрішньої будови?

4)   Які види провідності напівпровідників Вам відомі, які їх особливості?

5)   Як залежить опір напівпровідників від температури? Чим пояснюється ця залежність?

6)   Що називають енергією активізації? Опишіть метод її визначення.

 

Хід роботи

1.      Ознайомтесь з теоретичними відомостями та підготуйте в роботі таблицю даних 1.

2.      Зберіть схему, приєднавши до клем 2 (рис 2) установки до клем «Х» універсального міста постійного струму (рис 1).

3.      За допомогою термометра виміряйте початкову температуру термістора в маслі і за допомогою універсального моста опору знайдіть його опір (так як це описано в теоретичних відомостях).

4.      Ввімкніть електроплитку і через кожні 5 - 10 ⁰С визначайте опір термістора. Результати вимірювань запишіть до складеної Вами таблиці даних 1.

5.      На міліметровому папері побудуйте графік залежності опору  термістора від температури , де t – температура в ⁰С.

6.      Знайдіть натуральний логарифм від кожного із значень опору () та обчисліть 1/Т, де Т – абсолютна температура, яка відповідає кожному із значень опору.

7.      Результати обчислень запишіть до таблиці даних 2. На міліметровому папері побудуйте графік залежності .

8.      Знайдіть тангенс нахилу () утвореного графіку до осі 1/Т.

9.      Обчисліть енергію активізації за формулою .

10.  Обчисліть похибки ваших вимірювань та обчислень. Результати запишіть до відповідних таблиць даних.

11.  Зробіть висновок, в якому опишіть свої здобутки, яких Ви набули, виконуючи дану роботу; поясніть причини похибок; що б Ви запропонували для покращення чи вдосконалення даної роботи, що зробило б  її більш цікавою для Вас.