Описание экспериментальной установки. Самопишущий прибор Блок питания к источнику стабилизированного напряжения Лед медь

 

Самопишущий прибор

Блок питания

к источнику стабилизированного напряжения

Лед

медь

константан

Rэт.

Vобр.

+ –

сеть

X

Y

I

3

Рис. 10.1. Схема экспериментальной установки: 1. Трубчатая печь 2. Блок питания печи 3. Пробка 4. Полупроводниковый диод 5. Провода 6. Термопара

Экспериментальная установка (см. рис. 10.1) представляет собой вертикальную трубчатую печь 1, смонтированную совместно с блоком питания этой печи 2.

Сверху полость печи закрывается пробкой 3, в которую вмонтирован исследуемый полупроводниковый диод 4 и подводящие к нему провода 5. На корпусе диода закреплен спай медь-константановой термопары. В цепь питания диода от источника стабилизированного напряжения включен магазин сопротивлений – R_эт. Сигнал с сопротивления R_эт., пропорциональный обратному току насыщения диода, подается на вход Y двухкоординатного самопишущего потенциометра. Так что

 

. (10.8)

 

С другой стороны, по закону Ома

 

,

 

где V_обр. – обратное напряжение, подаваемое со стабилизированного источника,

R_обр. – сопротивление запорного слоя.

Последнее выражение представим следующим образом:

 

. (10.9)

 

Величину R_{эт .} подбирают таким образом, чтобы

 

,

 

тогда вторым слагаемым в скобке знаменателя в выражении (10.9) можно пренебречь. С учетом того, что удельная проводимость запорного слоя обратно пропорциональна его сопротивлению

 

,

 

где C – некоторый коэффициент, который определяется размерами запорного слоя диода.

В результате из (10.9) получим:

 

(10.10)

 

где _. – константа, являющаяся коэффициентом пропорциональности между I и s.

Подставим (10.10) в (10.8) и получим:

 

. (10.11)

 

Таким образом, удельная проводимость запорного слоя диода пропорциональна величине сигнала на оси Y самописца, которую он и регистрирует.

Сигнал, подаваемый с термопары на клеммы X самописца, пропорционален температуре в ˚ C, так как второй спай термопары помещается в тающий лед.

Если пробку 3 погрузить в полость печи и начать прогревать исследуемый диод, то в результате самопишущий прибор прорисует график зависимости

 

 

в условных единицах проводимости. Шкалу абсолютной температуры организуют исходя из чувствительности самописца γ _X по оси X и значения дифференциальной термоэдс термопары α _T по формуле

 

(10.12)

 

где X – смещение пера от начала координат,

γ _x – чувствительность самописца по координате X в mV/см,

α _Т – дифференциальная термоэдс медь-константановой термопары равная α _Т≈ 37·10^-3mV/t⁰ С

Так как в выражения (10.6) и (10.7) входит логарифм отношения проводимостей σ ₁ и σ ₂, то при построении графика зависимости

 

на основе графика

 

величину проводимости можно использовать в любых условных единицах.