ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА И ПОЛУПРОВОДНИКА. Отчет по лабораторной работе 3. 05 Температурная зависимость электрического

• Название: Отчет по лабораторной работе 3. 05 Температурная зависимость электрического
• Анкор: ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА И ПОЛУПРОВОДНИКА
• Дата: 01.04.2023
• Размер: 412.42 Kb.
• Имя файла: Lab_3_05 (1).docx
• Тип: Отчет; #1030702

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет

информационных технологий, механики и оптики УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР ОБЩЕЙ ФИЗИКИ ФТФ

Рабочий протокол и отчет по лабораторной работе №3.05

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА И ПОЛУПРОВОДНИКА

Работу выполнил:

Балцат Константин

Группа: К3241 Преподаватель:

А. С. Попов

Санкт-Петербург 2021

1. 
   Цель работы.
   

1. 
   Получить зависимость электрического сопротивления металлического и полупроводникового образцов в диапазоне температур от комнатной до 75
   
2. 
   По результатам п.1 вычислить температурный коэффициент сопротивления металла и ширину запрещенной зоны полупроводника.
   

2. 
   Задачи, решаемые при выполнении работы.
   

1. 
   По данным Таблицы 1 (для полупроводникового образца) рассчитать значения
   

натурального логарифма сопротивления полупроводника и величину обратной абсолютной температуры. По результатам этих расчётов построить график соответствующей зависимости . Качественно оценить линейность полученного графика;

2. 
   По данным Таблицы 2 (для металлического образца) построить график зависимости сопротивления металла от температуры в шкале Цельсия Rм = Rм(t). Качественно оценить линейность полученного графика;
   
3. 
   С помощью рабочей формулы нахождения температурного коэффициента сопротивления металла получим набор , по которому можно с помощью стандартных формул найдём среднее значение и оценим его погрешность ;
   
4. 
   Аналогично п.3 с помощью рабочей формулы для оценки ширины запрещенной зоны полупроводника получим набор , по по которому можно с помощью стандартных формул найдём среднее значение и оценим его погрешность
   
5. 
   По значению температурного коэффициента сопротивления металла и ширине запрещенной зоны полупроводника с помощью литературных данных идентифицировать их.
   

3. 
   Объект исследования.
   

Электрическое сопротивления металла и полупроводника

4. 
   Метод экспериментального исследования.
   

Моделирование распределения потенциала

5. 
   Рабочие формулы и исходные данные.
   

6. 
   Измерительные приборы.
   

№ п/п	Наименование	Тип прибора	Используемый диапазон	Погрешность прибора
1	АВ1	Цифровой	0,0÷2000,0 мкА	±0,1, мкА
2	ГН1	Цифровой	0,00÷2,00 В	±0,01 В
3	СЗ-ТТ01	Термометр	0,0÷360,0 К	± 0, 5 К

7. 
   Схема установки.
   

рис. 1. Общий вид лабораторной установки рис. 2. Принципиальная электрическая схема установки

8. 
   Результаты прямых измерений и их обработки.
   

№	T, K	I, мкА	U, В		№	T, K	I, мкА	U, В
1	294	1183	1,184		1	355	1380	1,849
2	299	1190	1,040		2	351	1387	1,835
3	304	1258	0,846		3	347	1395	1,826
4	309	1285	0,763		4	344	1403	1,816
5	314	1378	0,689		5	340	1410	1,807
6	319	1469	0,614		6	336	1420	1,797
7	324	1567	0,538		7	332	1430	1,788
8	329	1661	0,466		8	328	1444	1,775
9	334	1731	0,411		9	324	1455	1,767
10	339	1802	0,354		10	320	1467	1,757
11	344	1869	0,304		11	316	1479	1,747
12	349	1918	0,262		12	312	1490	1,738
13	354	1965	0,225		13	308	1500	1,729
14	359	1998	0,195		14	304	1511	1,719

Таблица 1. Полупроводниковый образец Таблица 2. Металлический образец

9. 
   Расчет результатов косвенных измерений.
   

№	T, K	I, мкА	U, В	R, Ом	ln R
1	294	1183	1,184	1000,845	6,909	3,401
2	299	1190	1,040	873,950	6,773	3,344
3	304	1258	0,846	672,496	6,511	3,289
4	309	1285	0,763	593,774	6,386	3,236
5	314	1378	0,689	500,000	6,215	3,185
6	319	1469	0,614	417,971	6,035	3,135
7	324	1567	0,538	343,331	5,839	3,086
8	329	1661	0,466	280,554	5,637	3,040
9	334	1731	0,411	237,435	5,470	2,994
10	339	1802	0,354	196,448	5,280	2,950
11	344	1869	0,304	162,654	5,092	2,907
12	349	1918	0,262	136,601	4,917	2,865
13	354	1965	0,225	114,504	4,741	2,825
14	359	1998	0,195	97,598	4,581	2,786

Таблица 3. Расчёты для полупроводниковго образца

№	T, K	I, мкА	U, В	R, кОм	t,
1	355	1380	1,849	1,340	82
2	351	1387	1,835	1,323	78
3	347	1395	1,826	1,309	74
4	344	1403	1,816	1,294	71
5	340	1410	1,807	1,282	67
6	336	1420	1,797	1,265	63
7	332	1430	1,788	1,250	59
8	328	1444	1,775	1,229	55
9	324	1455	1,767	1,214	51
10	320	1467	1,757	1,198	47
11	316	1479	1,747	1,181	43
12	312	1490	1,738	1,166	39
13	308	1500	1,729	1,153	35
14	304	1511	1,719	1,138	31

Таблица 3. Расчёты для металлического образца

	0,0041			9,70553E-20 Дж	0,60577 эВ
	0,0040			1,02672E-19 Дж	0,64083 эВ
	0,0041			1,00054E-19 Дж	0,62449 эВ
	0,0040			1,0859E-19 Дж	0,67777 эВ
	0,0041			1,12182E-19 Дж	0,70018 эВ
	0,0040			1,15357E-19 Дж	0,72000 эВ
	0,0040			1,15428E-19 Дж	0,72044 эВ

Таблица 4. α для 14 независимых значений Таблица 5. Eg для 14 независимых значений
- возможные варианты металлов: медь, алюминий

- возможный полупроводник - германий

10. 
    Расчет погрешностей измерений.
    

СКО для коэффициентов графика зависимости :



;

СКО для коэффициентов графика зависимости :





Погрешность для температурного коэффициента сопротивления металла :

;

Погрешность для ширины запрещенной зоны полупроводника :

11. 
    Графики.
    

Рис. 4. График зависимости :



Рис. 5. График зависимости сопротивления металла от температуры в шкале Цельсия

12. 
    Окончательные результаты.
    

13. 
    Выводы и анализ результатов работы.
    

1. 
   Графики зависимостей и - линейны.
   
2. 
   По полученному температурному коэффициенту можно сделать вывод, что возможные металлические образцы: медь или алюминий (согласно данным справочника), а по значению ширины запрещённой зоны можно сказать, что в качестве полупроводника используется германий.