Номер 2, страница 184 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 10. Электрический ток в газах, вакууме и полупроводниках. Параграф 50. Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковые приборы - номер 2, страница 184.

Условие.

2. Какой опыт свидетельствует о том, что удельное сопротивление полупроводника уменьшается при повышении температуры?

Решение.

Чтобы продемонстрировать, что удельное сопротивление полупроводника уменьшается при повышении температуры, можно провести следующий эксперимент.

Собирается электрическая цепь, состоящая из последовательно соединенных источника постоянного тока, полупроводникового прибора (например, терморезистора или простого полупроводникового диода), амперметра и выключателя. Параллельно полупроводнику можно подключить вольтметр для измерения напряжения на нем, но для качественной демонстрации достаточно амперметра.

Далее замыкают цепь и фиксируют начальные показания амперметра при комнатной температуре. Затем начинают нагревать полупроводниковый элемент, например, с помощью пламени спиртовки, зажигалки или горячей воды.

В процессе нагрева наблюдают за показаниями амперметра. Будет видно, что по мере увеличения температуры полупроводника сила тока в цепи возрастает.

Этот результат можно объяснить следующим образом. Согласно закону Ома для участка цепи, сопротивление $\text{R}$ равно отношению напряжения $\text{U}$ к силе тока $\text{I}$: $R = U/I$. Напряжение, создаваемое источником тока, остается практически постоянным. Следовательно, если сила тока $\text{I}$ в цепи увеличивается, то общее сопротивление цепи, основной вклад в которое вносит полупроводник, уменьшается.

Сопротивление проводника $\text{R}$ связано с его удельным сопротивлением $\rho$, длиной $\text{l}$ и площадью поперечного сечения $\text{S}$ формулой $R = \rho \frac{l}{S}$. Поскольку геометрические размеры полупроводника ($\text{l}$ и $\text{S}$) при нагревании практически не изменяются, уменьшение его сопротивления $\text{R}$ означает, что уменьшается удельное сопротивление $\rho$ материала, из которого он изготовлен.

Таким образом, данный опыт наглядно свидетельствует о том, что удельное сопротивление полупроводника уменьшается при повышении температуры, что является их ключевым отличием от металлов, у которых сопротивление с ростом температуры увеличивается.

Ответ: Опыт, в котором полупроводниковый элемент включают в электрическую цепь с источником тока и амперметром. При нагревании полупроводника наблюдается увеличение силы тока, что при постоянном напряжении источника, согласно закону Ома ($R = U/I$), свидетельствует об уменьшении сопротивления полупроводника, а значит, и его удельного сопротивления.