Ө. Жәнібеков атындағы Оңтүстік Қазақстан
жүктеу/скачать 2.36 Mb. Pdf көрінісі
|
| W
және Т температураның мәндерімен анықталады. Жартылай өткізгіштер үшін бөлме температурасында диэлектриктер үшін W – 2эВ жоғары. Жартылай өткізгіштердің өткізгіштігінің температураға тәуелділігі өткізгіштік аймағына өткен ток тасымалдаушылардың-электрондардың концентрациясының өзгеруімен анықталады. Температура артса, олардың концентрациясы экспоненциалды өседі,сондықтан температура артса таза жартылай өткізгіштердің R кедергісі R=A∙ 𝑒𝑥𝑝 ( ∆𝑊 2𝑘𝑇 ) (1 ) Заңы бойынша кемиді,мұндағы А – температура ға көп тәуелді болмайтын шама,k=1,38∙ 10 −23 Дж/K - Больцман тұрақтысы. Өткізгіштер басқа аймақтық құрылымға ие. Валенттік электрондар аймақты шамамен жартысына толтырады (1 суретті қара), бұл ретте электрондар сыртқы электр өрісінің әсерінен еркін қозғала алады. Валенттік аймақ-өткізгіштік аймағы. Өткізгіште бос электрондардың концентрациясы температураға тәуелді емес-бұл өткізгіш пен жартылай өткізгіш пен диэлектриктің негізгі айырмашылығы. Өткізгіштер үшін кедергінің температураға тәуелділігі диэлектриктерге қарағанда әлдеқайда әлсіз. Ол кристалдық тор иондарымен әрекеттесу кезінде электрондардың энергия шашырауымен анықталады. Температураның жоғарылауымен иондардың тербеліс амплитудасы артады, бұл металдағы өткізгіш электрондардың еркін жүру ұзындығының төмендеуіне әкеледі. Сондықтан өткізгіштердің R электр кедергісі 𝑅 = 𝑅 0 (1 + 𝑎𝑡) (2) сызықты заң бойынша артаы; t – цельсий градустағы температура, 𝑅 0 - 0 0 С-ғы өткізгіштің кедергісі; 𝑎 – кедергінің температуралық коэффициенті (КТК). Ө т к і з г і ш т і ң КТК-н ж ә н е ж а р т ы л а й ө т к і з г і ш т і ң т ы й ы м с а л ы н ғ а н а й м а ғ ы н ы ң е н і н а н ы қ т а у ә д і с і. Өткізгіш кедергісінің температураға тәуелділігі (2) теңдеуі R-t координатасында түзу сызық болып келеді, бұрыштық коэффициентті 𝐾 1 = 𝑅 0 𝑎. 𝐾 1 шамасы бойынша зерттелетін өткізгіштің КТК мәнін анықтауға болады: 𝑎 = 𝐾 1 /𝑅 0 (3) мұндағы 𝑅 0 − 0 0 𝐶-ғы өткізгіштің R кедергісі сызықтық тәуелділікті t= 0 0 𝐶-қа дейін экстраполяциялау арқылы табуға болады. Эксперименттік тәуелділіктің бұрыштық коэффициентінің шамасы графиктен немесе ең кіші квадраттар әдісімен де анықталады (1- қосымшаны қараңыз). Жартылай өткізгіш үшін кедергінің температураға тәуелділігі жоқ, сондықтан оның параметрлерін анықтау үшін ln 𝑅 − 1/𝑇 функционалды шкаланы қолданылады. (1) теңдеуді логарифмдеу нәтижесінде 𝑙𝑛𝑅 = 𝑙𝑛𝐴 + (∆𝑊/2𝑘) ∙ 1/𝑇 (4) ln 𝑅 –ң 1/T –ға тәуелді – бұрыштық коэффициентті 𝐾 2 = ∆𝑊/2𝑘 болатын сызықтық тәуелділік. Бұл жартылай өткізгіштің тыйым салынған енін табуға мүмкіндік береді. ∆𝑊 = 2𝑘 ∙ 𝐾 2 (5) Осылайша, өткізгіштің КТК шамасын және жартылай өткізгіштің ∆𝑊 тыйым салынған аймағының енін анықтау үшін олардың кедергісінің эксперименттік температуралық тәуелділіктерін алу жеткілікті. Қ о н д ы р ғ ы н ы ң с и п а т т а м а с ы Қондырғының электр сызбасы 2 суретте,монтаж сызбасы 3 суретте көрсетілген. 2-сурет. Электр сызбасы: 1- «0...+15 В» реттеуіші бар тұрақты кернеу көзі; 2 - электр жылытқыш; 3-термопара; 4, 5 – өткізгіш пен жартылай өткізгіштің келесі үлгілері; 6- «өткізгіш пен жартылай өткізгіштің кедергісінің температураға тәуелділігін зерттеу» блогы; 7-қосқыш; 8 – «кілт» блогы; 9-қарсылықты өлшеу режиміндегі сандық мультиметр (режим Ω 2 кОм, кірістер СОМ, 𝑉Ω); 10- температура өлшеу режиміндегі мультиметр. Электр жылытқышы 2 реттелетін тұрақты кернеу көзіне 1 қосылған. Кернеу көзі қосылған кезде зерттелетін үлгілердің қызуы басталады. 4, 5 үлгілерінің кедергісін үздіксіз қыздыру режимінде өлшеу үшін олар 7 қосқышының көмегімен 9 сандық мультиметрге кезекпен қосылады. 3 сурет. Қондырғының монтаж сызбасы: 6,8,9,10 – 2 суретті қара. Ө л ш е у л е р д і о р ы н д а у. 1. Электр тізбегін 3 суретте көрсетілген схема бойынша жинаңыз. Термопараны мультиметрге қосқан кезде сымдарды қосудың полярлығын ескеру қажет. (11 суретті қара). 2. «Желі» батырмасы арқылы кернеу генераторы блогы мен мультиметр блогының қуатын қосыңыз. "Исходная установка" батырмасын басыңыз.(реті 19,6 б.1 суретті қара) 3. Қажетті мультиметрлік өлшеу режимдерін орнатыңыз. Өткізгіштің кедергісін өлшеу кезінде диапазон қосқышы 200 Ом, ал жартылай өткізгіш, 2 кОм күйінде болатыны ескерілсін. 4. Өткізгіштің және жартылай өткізгіштің кедергісін бөлме температурасында «кілт» миниблогінің көмегіменмультиметрге өткізгіш (В жағдайы) пен және жартылай өткізгішті (А жағдайы)кезектестіріп жалғай отырып өлшеңіз. 𝑅 ө , 𝑅 жө және T температурасын өлшеу нәтижелерін кестеге жазыңыз. |