Нахождение КРП и температуры электронов:

1. как указывалось выше, для каждой ВАХ постройте в EXCELL график ВАХ и определите из него ток насыщения I 0 . Внесите его в табл. 4 EXCEL;
2. рассчитайте в таблице отношение I/I\_0 ;
3. из графика прил. 2 по вычисленным значениям $I/I_{0}$ , находящимся в интервале {[}0, 1{]}, определите и внесите в таблицу значения аргумента x (т. е. значения $x=F^{-1}(I/I_{0})$, где $F^{-1}$ — функция, обратная к функции $F$);
4. задав в таблице какое-нибудь значение $U_{{изм}}^{0}$, например, $U_{\text{изм}}^{0}=2{В}$, рассчитайте в таблице потенциал анода $U_{a}=U_{{изм}}-U_{\text{изм}}^{0}.$ Затем найдите для каждого потенциала $U_{{изм}}<U_{\text{изм}}^{0}$ температуру катода в электрон-вольтах по формуле $T=-U_{{а}}/x$ и постройте график ${Т}(-U_{{а}})$;
5. подберите такое значение $U_{\text{изм}}^{0}$ из интервала 0 — 2 В, при котором на участке запирания тока анода расчетная температура не зависит от потенциала $U_{{а}}=U_{{изм}}-U_{\text{изм}}^{0}.$ Это значение и будет контактной разностью потенциалов, а расчетная температура — температурой электронного газа. Оцените погрешность ее определения;
6. для найденного $U_{{изм}}^{0}$ рассчитайте в таблице значения функции $B=\ln(I/\sqrt{-U_{{а}}})$ для $U_{{изм}}<U_{\text{изм}}^{0}$, постройте график $B(U_{{а}})$. По наклону графика также можно определить температуру электронного газа. Действительно, как следует из формулы $$(*) \,\,\,\,I=I_{0}F(\frac{-eU_{a}}{kT})\equiv2C\int_{\eta}^{\infty}y^{2}e^{-y^{2}}dy=C\left[\eta e^{-\eta^{2}}+\int_{\eta}^{\infty}e^{-y^{2}}dy\right],$$ при $\eta\gg1$ интеграл в (*) мал по сравнению с первым слагаемым (он в 9 раз меньше уже при $\eta=2$) и, если им пренебречь, то выполняется соотношение: $$ \ln\left(\frac{\frac{I}{I_{0}}}{\sqrt{-eU_{a}}}\right)kT=eU_{a}\text{, откуда }kT=\frac{\Delta eU_{a}}{\Delta\ln\left(\frac{\frac{I}{I_{0}}}{\sqrt{-eU_{a}}}\right)}\label{eq:14} $$ Это значение температуры электронов следует сравнить с найденным в пункте 5) с учетом погрешности ее определения. Сравните полученную температуру электронного газа с температурой катода, получаемой из графика прил. 3. Температуру катода прямого накала (прямой нити) можно рассчитать по величине тока накала $I_{H}$ и диаметру катода d: она является однозначной функцией параметра $\frac{I_{{Н}}}{\sqrt{d^{3}}}$ (докажите правильность этого утверждения).

Общий вид вольт–амперной теоретической характеристики диода, построенной в полулогарифмических координатах, приведен на рис. 10.

На участке (2), где запирание тока диода определяется потенциалом анода $U_{{а}}$, ВАХ диода в полулогарифмическом масштабе является линейной функцией $$ (**) \,\,\,\, B(U_{a})=\ln\left(\frac{I(U_{a})}{\sqrt{-U_{a}}}\right)=\frac{eU_{a}}{kT}+B_{0}.\label{eq:15} $$ Точка начала отклонения графика от нее отмечена цифрой (1). Она соответствует началу запирания тока потенциалом пространст венного заряда электронов, когда $U_{a}=\varphi_{m}=\varphi*$ (см. рис. 6,~б). При увеличении потенциала анода $U_{a}>\varphi*$ запирание тока происходит не потенциалом анода, а более отрицательным потенциалом пространственного заряда $\varphi_{m}<U_{a}$, который можно найти через продолжение функции (**), показанное на рис.~10 пунктиром. Участок нарастания тока в области $U_{{а}}>0,$ соответствующий \emph{закону 3/2} и дальнейшему выходу тока анода на насыщение, формулой (*) не описывается.

Отклонения от прямой при больших отрицательных потенциалах, если они имеют место, связаны с погрешностями измерительной аппаратуры при измерении малых токов, наводками либо токами утечки по изоляции.

Назад к порядку выполнения работы или далее к контрольным вопросам