Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia nr 303 |
|||
Temat: |
Wyznaczanie charakterystyki temperaturowej oporu metali i półprzewodników |
||
Imię i nazwisko: |
Adam Radecki |
||
Rok studiów: I |
Wydział: Informatyka |
||
Zespół: 29 |
Data wykonania: 10 I 2011 |
Ocena: |
Podpis: |
I Wstęp teoretyczny
Prawo Ohma dla odcinka obwodu
Stosunek napięcia U przyłożonego do końców przewodnika do natężenia prądu I płynącego przez przewodnik jest wielkością stałą i równą oporowi przewodnika.
Prawo Ohma obowiązuje ściśle tylko wówczas, gdy przewodnik znajduje się w stałej temperaturze.
Prawo Ohma dla całego obwodu wyraża wzór:
gdzie: E - siła elektromotoryczna źródła prądu,
rw - opór wewnętrzny źródła, R - opór zewnętrzny.
Przewodnictwo elektronowe (przewodnictwo typu n) - to przenoszenie ładunku elektrycznego przez ciało pod działaniem zewnętrznego pola elektrycznego. W modelu pasmowym krystalicznych ciał stałych zjawisko polegające na tym, że elektrony zajmujące stany kwantowe w obrębie pasma przewodnictwa przesuwają się do sąsiednich nieosadzonych stanów kwantowych w obrębie tego pasma, w kierunku przeciwnym do kierunku wektora pola elektrycznego.
W przewodnictwie elektronowym uczestniczą jedynie elektrony. W metalach elektrony przewodnictwa stanowią elektrony walencyjne poszczególnych atomów. W sieci krystalicznej odrywają się one od swoich atomów i zaczynają swobodnie poruszać się w całej objętości metalu, tworząc tzw. gaz elektronowy. Koncentracja elektronów przewodnictwa w metalach nie zależy od temperatury, natomiast ruchliwość elektronów maleje ze wzrostem temperatury (wskutek swoistego tarcia spowodowanego zderzeniami elektronów z drgającą nieharmonicznie siecią krystaliczną), co w konsekwencji powoduje zmniejszenie przewodnictwa elektrycznego właściwego. Dla metali spełnione jest prawo Ohma.
Oporność właściwa metali rośnie proporcjonalnie do temperatury - wynika to z zastosowania klasycznej teorii elektronowej przewodnictwa, w myśl, której rosnąca temperatura powoduje wzrost drgań sieci krystalicznej, a tym samym wzrost prawdopodobieństwa zderzenia się nośnika prądu (elektronu) z atomem sieci, czyli skrócenie drogi swobodnej elektronów.
Do opisu właściwości półprzewodników lepiej nadaje się teoria pasmowa, zgodnie, z którą rosnąca temperatura powoduje wzrost liczby swobodnych nośników, a tym samym zwiększenie przewodności ze wzrostem temperatury.