Контрольні запитання

1. Що таке фотоефект?

2. Пояснити природу виникнення фотоефекту

3. Нарисувати і пояснити вольт-амперну характеристику фотоефекту.

4. Сформулювати закони фотоефекту.

5. Записати і пояснити рівняння Ейнштейна для фотоефекту.

6. Пояснити будову і принцип дії вакуумного фотоелемента.

Лабораторна робота №5.9 Вивчення залежності опору термістора від температури

Мета роботи: експериментально перевірити теоретичну залежність опору напівпровідника від температури і визначити ширину забороненої зони.

Теоретичні відомості

(теорію до даної роботи див. також у конспекті лекцій,

§§7.6, 7.8, 7.14-7.15)

Термістори – це прилади, в яких використовується залежність електричного опору напівпровідника від температури. Ця залежність має вигляд

(1)

де – деяка постійна величина, Е – ширина забороненої зони для власних напівпровідників і енергія іонізації домішок для домішкових напівпровідників, k – постійна Больцмана, Т – абсолютна температура.

Термістори використовуються для вимірювання температури, швидкості потоку рідин і газів, потужності електромагнітного випромінювання. Найменша потужність, яку можна вимірювати з допомогою термісторів, порядку Вт . Якщо такий термістор помістити у фокус параболічного дзеркала, то можна виявити об’єкти з температурою, вищою від температури оточуючого середовища (літаки, танки, кораблі інші тіла) на віддалі кількох кілометрів. З допомогою високочутливого термістора вдалось зафіксувати інфрачервоні промені, відбиті від поверхні Місяця.

Прологарифмуємо вираз (1).

(2)

С

Рис.1

піввідношення (2) можна записати у вигляді, зручному для практичних розрахунків:

(3)

З формули (3) видно, що залежність від лінійна (див. рис.1). Знаходячи і для двох температур і , можна одержати

. (4)

Опис установки

Досліджуваний в даній роботі термістор знаходиться у пробірці з маслом. Для вимірювання температури туди ж вставляється термометр. Масло є діелектриком і одночасно забезпечує однаковість температури термістора і термометра. Провідники від термістора виводяться під клеми, що знаходяться на непровідній пластинці, в якій закріплена пробірка. Пробірка кріпиться на штативі, за допомогою якого її можна опускати в колбу з водою, що знаходиться на електроплитці. При нагріванні води підігрівається і масло в пробірці, а, значить, термістор і термометр. Опір термістора вимірюється за допомогою електричного містка, який під’єднується до клем установки.

Хід виконання роботи

1. Ознайомитися з експериментальною установкою і методикою вимірювання опору електричним містком.

2. Під’єднати місток до клем термістора.

3. Опустити пробірку з термістором в колбу з водою: закріпити її на штативі.

4. Увімкнути електроплитку в мережу і нагріти масло в пробірці до температури, дещо вищої від 80° С. При цьому нагрівник через 3-5 хв. потрібно вимикати, щоб масло встигло прогрітися до температури води. Ні в якому разі не нагрівати воду до кипіння!

5. Вимкнути електроплитку. Підняти тримач штатива і вийняти пробірку з води. В повітрі пробірка буде охолоджуватися і температура її знижуватиметься.

6. Виміряти опір термістора при температурі 80° С. Вимірювання потрібно починати до підходу температури до 80°С, щоб встигнути зробити грубий баланс містка. Точний баланс робиться в момент, коли температура досягає точно 80°С.

7. При охолодженні подібним способом вимірювати опір термістора через кожні 5-6° (в залежності від зручності відліку по шкалі термометра). Результати вимірювань занести в таблицю.

Таблиця вимірювань

∆t = ∆T = ∆R =

t, °С
T, К
/T
R, Ом
ln R