ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
где n
i
и р
i
– концентрации электронов и дырок в собственном полупроводнике; µ
n
и µ
p
– их подвижности, характеризующие
скорость направленного движения заряженных частиц под действием электрического поля.
Изоляторы (диэлектрики) лишь количественно отличаются от полупроводников – в них ширина запрещённой зоны на-
много больше и для образования электронно-дырочной пары требуется очень большая энергия. Поэтому при невысоких
температурах нагрева их сопротивление практически не меняется.
Увеличение электрического сопротивления проводников с ростом температуры нельзя объяснить с помощью зонной
теории. Для этого надо разобраться с понятием подвижности носителей тока.
В отсутствие электрического поля электроны в зоне движутся хаотично и чем выше температура, тем быстрее. Причина
этого в том, что тепловые колебания атомов в узлах решётки сообщают электронам дополнительную энергию и случайным
образом меняют направление их движения (рассеяние носителей тока).
При увеличении температуры растёт хаотичность движения заряженных частиц (она не исчезает при помещении про-
водника в электрическое поле), что мешает их направленному движению (уменьшая их подвижность) и увеличивает элек-
тросопротивление проводника.
Такие же процессы идут и в непроводниках, однако в них с ростом температуры быстрее растёт концентрация электро-
нов и дырок проводимости. Поэтому в диэлектриках влияние хаотичности движения сказывается на подвижности зарядов
лишь при температурах, близких к плавлению (рис. 3.3).
Аналогичным образом на сопротивление проводников действует искажённость кристаллической решётки.
Различные дефекты структуры реального кристалла искажают строгую периодичность его потенциального поля, что
вызывают хаотичность движения электронов проводимости. Электрическое сопротивление дефектного кристалла проводни-
ка больше.
Рис. 3.3. Зависимость сопротивления твёрдых тел от температуры:
1 – металлы; 2 – полупроводники и диэлектрики
Дефекты уменьшают удельное электрическое сопротивление непроводников – они могут создавать в запрещённой зоне
дополнительные энергетические уровни, которые будут облегчать появление в полупроводниках электронов проводимости
или дырок и тем самым увеличивать электропроводность.
Порядок выполнения работы
1. Установить образцы проводника и полупроводника в измерительную кассету и поместить в ванну термостата (рис.
3.4).
Рис. 3.4. Схема установки для изучения электропроводности материалов:
1, 2 – образцы; 3 – печь; 4 – милливольтметр; 5 – ключ; 6 – омметр
2. Включить омметр и милливольтметр, дать им прогреться в течение 10 – 15 мин. Провести несколько измерений элек-
тросопротивления при комнатной температуре, проверить стабильность показаний омметра.
3. Включить нагрев печи и провести измерения электросопротивления полупроводника и металла при температуре от
20 до 120 °С через 5 °С. Для переключения образцов пользоваться перекидным электрическим ключом. Данные занести в
табл. 3.1.
3.1. Влияние температуры на электрическое сопротивление
кристаллических тел
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- …
- следующая ›
- последняя »
