Описание экспериментальной установки Установка для изучения температурной зависимости электропроводности металлов и полупроводников фпк-07

У становка ФПК-07 предназначена для изучения температурной зависимости электропроводности твердых тел и расчета основных параметров образцов в рамках зонной теории электропроводности. Установка позволяет определять: температурный коэффициент сопротивления металла, ширину запрещенной зоны полупроводника, энергию ионизации атомов примеси и энергии Ферми.

Установка выполнена в виде 2-х функциональных блоков: измерительного устройства и блока нагревателя с объектами исследования. В установке контролируются температура и сопротивление образца по цифровому 3-х разрядному индикатору.

Установка состоит из объекта исследования (электропечи с установленными в ней исследуемыми образцами и датчиком) и устройства измерительного, выполненных в виде конструктивно законченных изделий , установленных на рабочем столе и соединяемых между собой кабелем. Внутри электропечи помещены образцы, датчик ( термометр сопротивления) и лампочка которая засвечивается при включенной печи, вентилятор для охлаждения электропечи и источники питания электропечи, а также устройства коммутации и индикации. Электропечь служит для нагрева образцов, температура которых измеряется датчиком измерителя температуры. Вентилятор служит для ускорения охлаждения электропечи .

На передней панели устройства находится окно, позволяющее наблюдать электропечь и образцы, установленные в ней. На этой же панели размещены следующие органы управления и индикации:

- выключатель «СЕТЬ » - предназначен для включения и выключения питания объекта исследования;

- переключатель «ОБРАЗЕЦ» - предназначен для поочередного подключения образцов к измерительному входу

«1» - металл (медь – табличное значение при К^-1)

«2» - сплав с низким температурным коэффициентом сопротивления (манганин ( в процентном соотношении ) или константан (в процентном соотношении ) имеют К^-1в зависимости от процентного содержания металлов)

«0»- в этом положении измерительный вход устройства закорочен

Задание

1) Измерьте зависимость сопротивления металлического проводника от температуры при ее изменении от комнатной до 100 °С.

2) Определите температурный коэффициент сопротивления металла a.

3) Определите: а) природу металла, из которого изготовлено сопротивление; б) погрешность измерения a.

Порядок выполнения работы

1.Включите установку выключателями «СЕТЬ» на задней панели устройства и передней панели объекта исследования.

2. Включите кнопку «ВЕНТ» на ФПК – 07. Переключатель «ОБРАЗЕЦ» расположенным на передней панели объекта исследования, должен стоять в положении «0». При этом на индикаторе устройства должны установиться следующие показания: сопротивление «0» (допускается индикация до значения 2 младшего разряда), температура окружающей среды. На объекте исследования должен светиться индикатор «ВЕНТ».

3. Дайте прогреться установке 3-5 мин.

4. Переключателем «ОБРАЗЕЦ» расположенным на передней панели объекта исследования, выберите образец «1».

5.Нажмите кнопку «НАГРЕВ» устройства (при этом на индикаторе появится надпись WARM, а в печи объекта исследования засветится лампочка).

6.Наблюдая за показаниями температуры (они должны возрастать). При достижении температуры измерения меньше необходимой на 2^оС (температуру измерить через 5⁰С – 10⁰С) повторно нажмите кнопку НАГРЕВ (при этом лампочка в печи погаснет). При достижении необходимой температуры нажмите кнопку СТОП ИНД и на экране появится надпись Fixed. Снимите показания сопротивления. Для продолжения работы нажмите кнопку СТОП ИНД.

7. Произвести 6 – 7 замеров сопротивления при различных температурах согласно пункта 6.

6. Результат измерений занести в таблицу.

Таблица 1

№ п/п	Измерение		Вычисление
	t, °С	Rt, Ом	a	<a>	Da	<Da>
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

7. Построить график зависимости сопротивления от температуры для определения значения сопротивления R₀ при 0 °С.

8. Произвести расчёт температурного коэффициента сопротивления для каждой измеренной температуры.

9. Определить среднее значение коэффициента

Окончательный результат записать в виде

a = <a>±<Da>,

где

10. Измерение сопротивления второго образца проведите согласно пунктам 1 - 6 при охлаждении печи и переключенном тумблере «ОБРАЗЕЦ» в положение 2. Результаты измерений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п	Измерение		Вычисление
	t, °С	Rt, Ом	a	<a>	Da	<Da>
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

11. Повторить пункты 7 - 9

12. По окончании работы отключить питание установки выключателями СЕТЬ (на задней и передней панели установки) и отключит сетевые вилки устройства.

13. Полученные результаты сравните с табличными и сделайте вывод.