ĆWICZENIE 44 PRZEWODNOŚĆ ELEKTRYCZNA METALI I

ĆWICZENIE 44
PRZEWODNOŚĆ ELEKTRYCZNA METALI I PÓŁPRZEWODNIKÓW
Wysoka koncentracja swobodnych elektronów w metalu powoduje, że przewodność
elektryczna metali jest wysoka. Maleje ona nieco z wzrostem temperatury, gdyż elektrony
rozpraszają się na drgających termicznie atomach metalu. Powoduje to wzrost rezystancji:
R = Ro (1 + α (T - To)),
g d z i e T - temperatura
α – współczynnik temperaturowy rezystancji, Ro -
rezystancja w
temperaturze odniesienia To.
Nośnikami prądu w półprzewodnikach oprócz elektronów mogą być też dodatnio naładowane
dziury swobodnie przemieszczające się po całej objętości półprzewodnika. Przewodność
półprzewodników jest mniejsza niż metali ponieważ koncentracja nośników w półprzewodnikach
jest stosunkowo mała. Jednakże ogrzewanie zwiększa ją, co z kolei powoduje spadek rezystancji:
E
R= R o e 2kT
gdzie; E - energia aktywacji nośników, k = 1.380*10-23 J/K – stała Boltzmana.
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika temperaturowego rezystancji metalu i energii
aktywacji półprzewodnika.
Zadania pomiarowe:
W kilkunastu temperaturach wskazanych przez prowadzącego zmierzyć omomierzem rezystancję
próbki metalowej i półprzewodnikowej.
Opracowanie wyników
A. Metal:
1. Narysować wykres R (T).
2. Punkty wykresu aproksymować linią prostą i obliczyć jej nachylenie równe α oraz
niepewność u(α) stosując regresję liniową metodą najmniejszych kwadratów.
B. Półprzewodnik:
1. Przedstawić temperatury w skali bezwzględnej.
2. Narysować wykres y(x) gdzie y = ln(R/Ro) a x = 1/(2kT) i aproksymować go liniowo.
3. Zastosować regresję liniową metodą najmniejszych kwadratów i obliczyć energię aktywacji
E równą nachyleniu prostej aproksymującej dane na wykresie oraz obliczyć niepewność
u(E) równą niepewnosci nachylenia prostej
Ćwiczenie 44
Nazwisko i Imię …................................................................................... data ….............................
Nr pomiaru
t
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
o
C
Rezystancja
metalu
Ω
Rezystancja
półprzewod.
Ω
Nr pomiaru
t
1
o
C
Rezystancja
metalu
Ω
Rezystancja
półprzewod.
Ω
α = …................................................. , u(α) = …..............................................
E = ….................................................. , u( E) = …..............................................
Wnioski ….............................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
…...........................................................................................................................................................
Wykresy na papierze milimetrowym i obliczenia w załączeniu.