2. Описание лабораторной установки

Одним из наиболее чувствительных методов измерения ёмкости резонансный. Суть метода заключается в том, что измеряемый конденсатор подключается к колебательному контуру, предварительно настроенному в резонанс. Измеряя параметры контура или частоту сигнала, вновь добиваются резонанса. Измеряемую ёмкость определяют по изменению параметров контура или частоты.

В данной лабораторной работе ёмкость p-n-перехода измеряется с помощью прибора, называемого измерителем добротности (схема установки приведена на рис.4). В измерителе добротности используется резонанс напряжений в последовательном колебательном контуре, образованном катушкой индуктивностии конденсатором ёмкости. Переменное напряжение на измерительный контур подаётся с генератора высокой частоты ГВЧ. Напряжение на конденсатореизмеряется вольтметром, шкала которого проградуирована в единицам добротности. Диодпри помощи ключаподключается параллельно к ёмкости. Регулируемое обратное напряжение (напряжение смещения) подаётся на диодот блока питания БП через потенциометри измеряется вольтметром. Катушка индуктивностии конденсаторявляются разделительными элементами, они предназначены для развязки цепей постоянного и переменного токов.

Рис.4. Схема лабораторной установки

3. Порядок выполнения работы

3.1. Измерение зависимости барьерной ёмкостиp-n-перехода от обратного напряжения

1. Ознакомиться со схемой измерительной установки (рис.4).

2. Ознакомиться с инструкцией по эксплуатации измерителя добротности.

3. Включить измеритель добротности в сеть. После прогрева (в течение 5 минут) приступить к измерениям.

4. Изменяя ёмкость , настроить колебательный контур в резонанс. Измерить резонансное значение ёмкости колебательного контура, при этом ключдолжен быть разомкнут.

5. Включить блок питания БП в сеть, установить с помощью потенциометра требуемое обратное напряжение на диодеVD(диапазон изменения напряжения указан на стенде). Ключзамкнуть.

6. Изменяя ёмкость , снова настроить колебательный контур в резонанс, измерить резонансное значение ёмкости. Результат занести в таблицу 1.

7. Вычислить барьерную ёмкость как изменение ёмкости резонансного контура: .

8. Аналогичные измерения провести при различных значениях обратного напряжения.

Таблица 1. Результаты измерений.

=… при =…
, В	, пФ	, пФ	, (пФ)^-2
…	…	…	…

3.2. Определение контактной разности потенциалов

1. Вычислить значения , соответствующие каждому значению обратного напряжения.

2. Построить график зависимости , не забывая, что на переход подавалось обратное напряжение, которое условились считать отрицательным.

3. Экстраполировать прямую в область положительных значений напряжений до пересечения с осью абсцисс и определить , как показано на рис.3.

4. Требования к отчёту

Отчёт должен содержать:

1. Перечень измерительных приборов и их характеристики.

2. Схему измерений.

3. Результаты измерений барьерной ёмкости при различных обратных напряжениях (таблица 1).

4. График зависимости .

5. Определённое из графика значение контактной разности потенциалов.

5. Контрольные вопросы и задания

1. Дайте определение внешней и внутренней контактным разностям потенциалов.

2. Каков механизм образования контактной разности потенциала в p-n-переходе?

3. Что понимается под барьерной ёмкостью p-n-перехода? Какова её природа?

4. Объясните метод измерения контактной разности потенциалов, предложенный в данной работе.

5. Назовите причины, вызывающие ошибки при измерении контактной разности потенциалов.

6. Литература

1. Савельев И.В. Курс физики М.:Наука, 1998-99 г. В 5 томах

2. Агеева О.С., Строганова Т.Н., Чемезова К.С. Элементы квантовой механики и физики твердого тела: электронное учебное пособие, Тюмень, ТюмГНГУ, 2009

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7-5 ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ МЕТАЛЛА

Цель работы. Исследование явления термоэлектронной эмиссии в зависимости от температуры катода и определения работы выхода электрона из вольфрама методом прямых Ричардсона.

Содержание работы.

1. Экспериментально получить зависимость анодного тока от напряжения между анодом и катодом при различных температурах катода для вакуумного диода.

2. Определить токи насыщения при различных температурах катода из полученных кривых зависимости анодного тока от анодного напряжения.

3. Вычислить работу выхода электронов из вольфрама.