Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Исследование зависимости сопротивления металлов от температуры






     

    Приборы и принадлежности: печь (плитка), металлический проводник, термометр, термопара.

    Цель работы: изучить температурную зависимость сопротивления металлов, полупроводникового термистора; определить термический коэффициент сопротивления меди и энергию активации в полупроводнике.

     

    Теоретическое введение

    Электрическое сопротивление проводников зависит от температуры. У металлов оно возрастает при нагревании, у электролитов – при охлаждении. Зависимость сопротивления металлов от температуры можно выразить соотношением:

    (1)

    где R0 и Rt – значения сопротивления соответственно при 00 C и при температуре t; a и b – константы, характерные для данного металла. Приближенно выражение (1) можно записать:

    (2)

    Если в исследованном диапазоне температур коэффициент a – величина постоянная, то формула (2) представляет собой уравнение прямой в координатах Rt и t (рис.1).

    По тангенсу угла ее наклона к оси абсцисс можно определить коэффициент a, называемый термическим коэффициентом сопротивления.

    (3)

    Опыт показывает (и это хорошо согласуется с теорией), что проводимость полупроводника изменяется с температурой по экспоненциальному закону:

    (4)

    где sт – удельная электропроводность при данной температуре;

    s0 – некоторая постоянная для данного полупроводника;

    DW – энергия активации, равная работе переброса электронов в зону проводимости (или на акцепторный уровень);

    k – постоянная Больцмана.

     

    R

    R2

     

     

     

    R1

     

    R0

     

    0 t1 t2 t

    Рисунок 1

     

    С повышением температуры полупроводника увеличивается число валентных электронов, переброшенных в зону проводимости (или на акцепторные уровни). Этим и объясняется возрастание электропроводности полупроводников с температурой. Для полупроводника, имеющего форму цилиндра или призмы, величина сопротивления при данной температуре записывается в виде:

    (5)

    где rт – удельное сопротивление, – расстояние между электродами, S – площадь поперечного сечения.

    Поскольку то или, учитывая (4)

    (6)

    Так как – величина, постоянная для данного образца, то выражение (5) можно записать в виде:

    (7)

    Логарифмируя (7), получим:

    (8)

     

    Эта формула представляет собой уравнение прямой в координатах и (рис.2).

    По тангенсу угла ее наклона к оси абсцисс можно найти :

    (9)

    Однако в некоторых случаях линейная зависимость при достижении определенной температуры нарушается, что свидетельствует об изменении характера проводимости полупроводника.

    Электропроводность электролитов, как известно, может быть выражена формулой:

    где F – число Фарадея, n – эквивалентная концентрация, a0 – степень диссоциации, U+ и U- – подвижности положительных и отрицательных ионов.

     

     

    ln RT

     

    ln R2

     

     

    ln R1

     

    ) a

    0

    Рисунок 2

    Так как степень диссоциации a 0 зависит от концентрации раствора, причем эта зависимость не является монотонной, то и электропроводность является функцией концентрации. Зависимость s = f(n) имеет сложный характер.

    При постоянной концентрации степень диссоциации и подвижности ионов возрастает с увеличением температуры. Следовательно, электропроводность электролитов увеличивается с температурой, а сопротивление уменьшается.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.