Введение

Рассмотрим мостовую схему, показанную на рисунке ниже. В ней резисторы $R_1=R_2$ уравновешивают диоды.

Если температура диодов различается, напряжение на мостовой схеме отличается от нуля, и его можно очень точно измерить. Таким образом, можно очень точно измерить и разность температур. Такой метод измерения называется дифференциальный термический анализ.

Вольт-амперная характеристика диода в интересующем нас диапазоне имеет вид:\[I(U)=I_0\left(\exp\left[\dfrac{qU}{kT}\right]-1\right)\approx I_0\exp\left[\dfrac{qU}{kT}\right],\]где $q$ – некоторый эффективный заряд, $k$ – постоянная Больцмана.

Оборудование

1. Установка для ДТА (металлический ковш с двумя ёмкостями, впаянными в них диодами и выводными проводами)
2. Блок управления
3. Макетная плата
4. Диод
5. Источник питания
6. Вольтметр x2
7. Персональный набор перемычек
8. Блок питания

Часть A. Калибровочная (3.5 балла)

A1 Снимите зависимость тока через диод от напряжения на нём в диапазоне $U\in[]$. Постройте график в листах ответов в полулогарифмическом масштабе и определите значения $I_0$ и $q$.

A2 Рассмотрим последовательно подключенные резистор $R$ и диод, на которые подано напряжение $U_0$. Считая, что падения напряжения на диоде мало, и ток через систему определяется током через резистор, получите выражение для напряжения на диоде $U$. Продифференцировав это выражение по $T$, получите температурную чувствительность системы $\mathrm dU/\mathrm dT$ и вычислите её для $U_0=9~В$ и $R=1~кОм$.

Часть B. ДТА (6.5 баллов)

В этой части задачи воспользуемся ДТА для измерения температуры плавления неизвестного вещества.

Устройство блока управления показано на рисунке ниже.

Поместите небольшое количество вещества в чашу №2. Налейте в ковш воды почти по уровень чаш, подключите установку и мультиметры к блоку управления и включите питание.

B1 Снимите зависимости $U(t)$ и $\Delta U(t)$ до момента плавления вещества и последующего возвращения величины $\Delta U(t)$ к малому значению.

B2 Постройте график $\Delta U(U)$. Найдите отсюда температуру плавления неизвестного вещества $T_{пл}~[{}^\circ\mathrm C]$ и оцените погрешность.