Rok akademicki : 1995/96 |
LABORATORIUM Z FIZYKI |
|
|
|
|||
Numer ćwiczenia : 23 |
Temat ćwiczenia : CHARAKTERYSTYKA STYKU MIĘDZY METALEM A PÓPRZEWODNIKIEM TYPU n |
|
|
|
|||
Wydział : Mechaniczny Kierunek :Mechanika i Budowa Maszyn Grupa : K06-2 |
Nazwisko i imię : Rafał Markut, Marcin Wirkus |
|
|
|
|||
Data wykonania : 28.03.1996 |
Ocena : |
Data zaliczenia : |
Podpis : |
|
|||
|
T |
|
|
|
|||
|
S |
|
|
|
|||
I. Zasada pomiaru :
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki prądowo napięciowej złącza metal-półprzewodnik . W drugiej części ćwiczenia mieliśmy przy pomocy oscyloskopu dokonać obserwacji prostowania jednopołówkowego i dwupołówkowego prądu .
W pierwszej części ćwiczenia dokonaliśmy szeregu pomiarów prądu i napięcia dla diody połączonej w kierunku przewodzenia a następnie w kierunku zaporowym . Następnie zwiększając napięcie na zasilaczu stablizowanym zdejmowaliśmy kolejne pomiary . W kierunku zaporowym pomiary zaczęliśmy rejestrować od minimalnej wartości napięcia zasilacza i zwiększając napięcie dokonaliśmy sześciu pomiarów .
W drugiej części ćwiczenia zmontowaliśmy układy jak na rysunku 2 i 3 i a następnie dokonaliśmy obserwacji ärzebiegów na oscyloskopie .
II. Schemat układu pomiarowego :
III. Ocena dokładności pojedyńczych pomiarów :
Pomiarów dokonywaliśmy za pomocą amperomierza o klasie 1,5, oraz z woltomierza, którego dokładność oszacowaliśmy na podstawie ostatniej pozycji wyświetlacza.
Podczas pomiarów, kilka razy musieliśmy zmieniać zakres amperomierza, co miało wpływ na dokładność pomiarów.
Woltomierz : ΔU = +/- 0,01
Amperomierz :
Zakres : Błąd :
5mA ΔI = +/- 0,075 mA
25 mA ΔI = +/- 0,375 mA
100 mA ΔI = +/- 1,5 mA
500 mA ΔI = +/- 7,5 mA
25 μA ΔI = +/- 0,000375 mA
IV. Tabela pomiarów :
W KIERUNKU PRZEWODZENIA :
L.P. |
U +/- ΔU /V/ |
J +/- ΔI /mA/ |
R +/- ΔR /kΩ/ |
ln R dla R w /Ω/ |
1 |
0,098 +/- 0,01 |
0 +/- 0,075 |
0 +/- 0,1333 |
0 |
2 |
0,198 +/- 0,01 |
0 +/- 0,075 |
0 +/- 0,1333 |
0 |
3 |
0,295 +/- 0,01 |
0 +/- 0,075 |
0 +/- 0,1333 |
0 |
4 |
0,420 +/- 0,01 |
0,1 +/- 0,075 |
4,2 +/- 0,1333 |
8,342 |
5 |
0,458 +/- 0,01 |
0,4 +/- 0,075 |
1,145 +/- 0,1333 |
7,043 |
6 |
0,492 +/- 0,01 |
1,05 +/- 0,075 |
0,468 +/- 0,1333 |
6,148 |
7 |
0,514 +/- 0,01 |
1,85 +/- 0,075 |
0,277 +/- 0,1333 |
5,624 |
8 |
0,529 +/- 0,01 |
2,68 +/- 0,075 |
0,197 +/- 0,1333 |
5,283 |
9 |
0,541 +/- 0,01 |
3,55 +/- 0,075 |
0,152 +/- 0,1333 |
5,023 |
10 |
0,551 +/- 0,01 |
4,45 +/- 0,075 |
0,123 +/- 0,1333 |
4,812 |
11 |
0,602 +/- 0,01 |
13,5 +/- 0,375 |
0,044 +/- 0,0026 |
3,784 |
12 |
0,610 +/- 0,01 |
16,25 +/- 0,375 |
0,037 +/- 0,0026 |
3,61 |
13 |
0,617 +/- 0,01 |
19 +/- 0,375 |
0,032 +/- 0,0026 |
3,465 |
14 |
0,623 +/- 0,01 |
21,5 +/- 0,375 |
0,028 +/- 0,0026 |
3,332 |
15 |
0,629 +/- 0,01 |
24,5 +/- 0,375 |
0,025 +/- 0,0026 |
3,128 |
16 |
0,646 +/- 0,01 |
36 +/- 1,5 |
0,017 +/- 0,006 |
2,833 |
17 |
0,651 +/- 0,01 |
40 +/- 1,5 |
0,016 +/- 0,006 |
2,772 |
18 |
0,655 +/- 0,01 |
44 +/- 1,5 |
0,0148 +/- 0,006 |
2,694 |
19 |
0,659 +/- 0,01 |
47 +/- 1,5 |
0,014 +/- 0,006 |
2,639 |
20 |
0,663 +/- 0,01 |
52 +/- 1,5 |
0,012 +/- 0,006 |
2,484 |
21 |
0,667 +/- 0,01 |
56 +/- 1,5 |
0,011 +/- 0,006 |
2,397 |
22 |
0,691 +/- 0,01 |
98 +/- 1,5 |
0,007 +/- 0,006 |
1,945 |
23 |
0,712 +/- 0,01 |
160 +/- 7,5 |
0,004 +/- 0,0013 |
1,386 |
24 |
0,724 +/- 0,01 |
208 +/- 7,5 |
0,003 +/- 0,0013 |
1,098 |
25 |
0,733 +/- 0,01 |
254 +/- 7,5 |
0,0028 +/-0,0013 |
1,029 |
26 |
0,740 +/- 0,01 |
299 +/- 7,5 |
0,0024 +/-0,0013 |
0,875 |
27 |
0,746 +/- 0,01 |
350 +/- 7,5 |
0,0021 +/-0,0013 |
0,741 |
28 |
0,752 +/- 0,01 |
398 +/- 7,5 |
0,0018 +/-0,0013 |
0,587 |
29 |
0,756 +/- 0,01 |
449 +/- 7,5 |
0,0016 +/-0,0013 |
0,47 |
30 |
0,760 +/- 0,01 |
495 +/- 7,5 |
0,0015 +/-0,0013 |
0,405 |
DLA KIERUNKU ZAPOROWEGO :
L.P. |
U +/- ΔU /V/ |
I +/- ΔI /μA/ |
R +/- ΔR /MΩ/ |
lnR dla R w /Ω/ |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
4,96 +/- 0,01 |
0,5 +/- 0,375 |
9,92 +/- 0,266 |
16,110 |
3 |
9,93 +/- 0,01 |
1 +/- 0,375 |
9,93 +/- 0,266 |
16,111 |
4 |
14,87 +/- 0,01 |
1,5 +/- 0,375 |
9,13 +/- 0,266 |
16,109 |
5 |
19,84 +/- 0,01 |
2 +/- 0,375 |
9,92 +/- 0,266 |
16,110 |
6 |
24,82 +/- 0,01 |
2,5 +/- 0,375 |
9,928 +/- 0,266 |
16,110 |
7 |
29,76 +/- 0,01 |
3 +/- 0,375 |
9,92 +/- 0,266 |
16,110 |
V. Przykładowe obliczenia wyników pomiarów
wielkości złożonej :
Obliczenie R, gdzie R = U / I :
Na przykład dla pomieru nr 4 (kierunek przewodzenia) :
U = 0,420; I = 0,1
0,42
R = ------- = 4,2
0,1
Obliczenia lnR :
Na przykład dla pomiaru nr 4 (kierunek przewodzenia) :
R = 4200
ln 4200 = 8,3342
VI. Rachunek błędów :
Błędy pomiarów (ΔU oraz ΔI) zostały opisane w punkcie 3.
Obliczyliśmy błąd maksymalny oporności R metodą różniczki logarytmicznej dla początkowych i końcowych pomiarów. Wykorzystaliśmy wzór :
( | ΔI| | ΔU| )
ΔR = ( |---| + |-----| ) * R
( | I | | U | )
Obliczyłem ΔR dla pomiaru nr 4 kierunku przewodzenia (nie dla nr 1 ponieważ I=0 więc
R oraz ΔR będziw wynosiła zero).
( | 0,01 | | 0,075| )
ΔRI4 = ( |--------| + |-------| ) * 4,2 = 3,234
( | 0,42 | | 0,1 | )
ΔR dla ostatniego pomiaru w kierunku przewodzenia wynosi : 0,000042
ΔR dla drugiego pomiaru (nie obliczałem pierwszego ponieważ U,I oraz R równe są zero) w kerunku zaporowym wynosi : 7,45
ΔR dla ostatniego pomiaru w kierunku zaporowym wynosi : 1,24
VII. Zestawienie wyników pomiarów :
Zadaniem naszym w tym ćwiczeniu było wykreślenie charakterystyki prądowo-napięciowej diody i obserwacja prostowania jednopołówkowego i dwupołówkowego na oscyloskopie . Odpowiednie wykresy , oraz rysunki z obserwacji są zatem wyniem naszej pracy .
Wykresy przebiegów zdjęte z oscyloskopu :
VIII. Uwagi i wnioski :
Z wykresu I = f(U) dołączonego do sprawozdania wywnioskowaliśmy, że gdy zewnętrzna pole elektryczne skierowane jest od metalu do półprzewodnka (kierunek przewodznia) to wraz z niewielkim wzrostem napięcia znacznie wzrasta natężenie prądu, natomiast gdy zewnętrzne pole elektryczme skierowane jest od półprzewodnika do metalu (kierunek zaporowy) nawet gdy znacznie wzrośnie napięcie to natężenie prądu będzie na bardzo niskim poziomie.
Wyszukiwarka