ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Схема установки и методика измерений

123

При измерениях необходимо исключить влияние двух факторов, которые могут исказить результаты измерений. Первый фактор – это влияние переходного сопротивления на контактах образец – подводящие провода, второй – появление термо-ЭДС.

В работе используется компенсационный метод измерений на постоянном токе, позволяющий исключить влияние первого фактора. Влияние второго фактора исключается посредством изменения направления тока в полупроводниковом образце. Схема установки приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Схема установки для измерения электропроводности полупроводников.

Через полупроводниковый образец, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, пропускается ток, сила которого измеряется миллиамперметром mA. Переключатель дает возможность изменять направление тока через полупроводниковый образец. Переменный резистор позволяет устанавливать необходимую силу тока I.

Напряжение между зондовыми электродами 1 и 2 измеряется методом компенсации, т.е. сравнением с напряжением U, создаваемым на переменном резисторе . С помощью переменных резисторов и можно грубо и плавно изменять величину напряжения U. В качестве нуль-индикатора в компенсационную цепь включен микроамперметр mA, нулевое положение которого указывает на равенство напряжений U₁₂ и U. Напряжение U измеряют вольтметром.

Компенсационный метод позволяет определить напряжение при нулевой силе тока в зондовых электродах. Это позволяет исключить влияние переходного контактного сопротивления и избежать искажения линий тока в полупроводнике.

При большой разнице между напряжениями U₁₂ и U резистор защищает микроамперметр от тока чрезмерно большой силы, который мог бы вывести прибор из строя. Нажатие на кнопку Кн приводит к «закорачиванию» защитного резистора . Категорически запрещается нажимать кнопку при больших показаниях микроамперметра или при «зашкаливании». В противном случае прибор может придти в негодность.

Для проведения компенсационного измерения надо сначала, не нажимая кнопку Кн, вращением резисторов , добиться нулевого показания микроамперметра (это будет означать выполнение приближенного равенства ); затем надо нажать кнопку Кн и, удерживая ее в нажатом положении, снова добиться нулевого показания микроамперметра осторожным вращением ручки резистора (это будет означать выполнение точного равенства ). После достижения компенсации вольтметр будет показывать такое напряжение U, которое равно напряжению между зондами 1 и 2.

Переключатель позволяет изменять полярность компенсирующего напряжения при изменении направления тока через образец. Положение переключателя надо изменять одновременно с положением переключателя , в противном случае не удастся добиться компенсации. Изменение направления тока и полярности компенсирующего напряжения, осуществляемое переключателями и , позволяет уменьшить ошибку, вносимую термо-ЭДС, которая может появиться при неравномерном разогреве полупроводникового образца. Если при изменении направления тока получаются различные напряжения и , не смотря на то, что сила тока I в образце одна и та же, то это указывает на присутствие термо-ЭДС. В этой ситуации

. (2.13)

Электропроводность участка полупроводникового образца, заключенного между зондами 1 и 2, определяется по формуле

. (2.14)

Полупроводниковый образец находится внутри нагревателя, электропитание которого осуществляется от регулируемого автотрансформатора. На корпусе этого автотрансформатора указаны значения напряжения . Электрическая цепь нагревателя не показана на рис. 2.3. Температура образца измеряется ртутным термометром. Не следует поднимать температуру выше 180 ^оС.

Порядок выполнения работы

1. Для записи значений измеряемых и расчетных величин подготовьте следующую таблицу:

Таблица 2.1

, В	,	, К	, мА	, В	, В	, В	, мСм

2. Ознакомьтесь со схемой установки, присоедините вольтметр и источники питания. Провода, по которым подводится напряжение к переменным резисторам и , подключаются к батареям, а провода, питающие нагреватель, к регулируемому автотрансформатору. Регулируемый автотрансформатор пока не включайте в розетку электросети!

3. Вращая ручку резистора , установите достаточно большой ток через образец.

4. Сделайте измерения при комнатной температуре для двух взаимно противоположных направлений тока через образец. Для этого, вращая ручки резисторов и , добейтесь нулевого показания микроамперметра (вначале, не нажимая на кнопку, а затем – при нажатой кнопке) и запишите в таблицу значения , и ; измените положения переключателей и , повторите те же самые операции и запишите в таблицу значение .

5. Включите регулируемый автотрансформатор в сеть. Установите на его шкале 50 В. Подождите установления температуры внутри нагревателя 7 – 10 мин. Выполните измерения в соответствии с пунктом 4. Затем установите следующее значение напряжения, подождите 7 – 10 мин, выполните измерения и т.д. Нельзя устанавливать напряжение на нагревателе выше 160 В.

6. Выключите электроприборы из сети, отсоедините источники питания и вольтметр.

7. Заполните таблицу до конца, используя формулы из теоретических сведений. Начертите график зависимости y от x. По наклону прямолинейного участка определите ширину запрещенной зоны (2.11), (2.12). Выразите ширину запрещенной зоны в джоулях и электронвольтах. По ширине запрещенной зоны идентифицируйте полупроводник, то есть определите материал полупроводника. Точки, соответствующие температуре выше 90^оC ( ), должны укладываться на одну прямую. Если этого не происходит, то имеют место слишком большие экспериментальные погрешности. Для определения в этом случае надо использовать метод наименьших квадратов для уравнения линейной регрессии, который дан в приложении П. Формула (2.21) в данном случае примет вид .

123