Data wykonania: 14.01.2011

ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE

LABORATORIUM

ĆW.7 PÓŁPRZEWODNIKOWE ELEMENTY BEZZŁĄCZOWE

Wykonali

Piotr Iwanowski

Tomasz Bronk

Dawid Budnarowski

1. Wykreślenie charakterystyk u(i) termistora NTC dla dwóch temperatur otoczenia:

Z wykresu możemy zauważyć, że rezystancja termistora maleje wraz ze wzrostem temperatury. Jest to zgodne z naszą wiedzą na temat termistora NTC. Zauważyć też można, że charakterystyka dla wyższej temperatury jest bardziej liniowa i efekt samonagrzewania się jest niemal niezauważalny. Dla temperatury pokojowej efekt ten jest bardzo dobrze widoczny i odpowiada jemu zakrzywienie charakterystyki.

2. Wyznaczanie parametrów termistora NTC na podstawie pomiarów zależności u(i).

- parametru R₂₅,

- parametru B,

- współczynnika TWR ,

- wartości rezystancji statycznej,

- wartości rezystancji przyrostowej.

Charakterystyka napięciowo-prądowo termistora NTC, z uwzględnieniem wpływu temperatury na rezystancję elementu, ma postać:

Na podstawie pomiarów z zakresu, gdzie na przebieg charakterystyki nie ma wpływu zjawisko samonagrzewania, można wyznaczyć wartości parametrów R₂₅ i B.

- Wyznaczanie parametru R₂₅ dla T=300K:

W temperaturze pokojowej (T=300K) powyższa zależność upraszcza się do postaci:

Biorąc pod uwagę pomiar z zakresu liniowości charakterystyki dla temperatury T=300[K] :

U=1,45 [V]; I =10,15 [mA]

otrzymujemy:

- Wyznaczanie parametru B dla T=340K:

Wybieramy punkt w zakresie liniowości charakterystyki dla temperatury T=340K :

U=0,5 [V]; I=22,7 [mA]

otrzymujemy:

- Wyznaczanie współczynnika TWR:

Współczynnik względnych temperaturowych zmian rezystancji dla termistora NTC wyrażony jest wzorem:

W temperaturze pokojowej współczynnik TWR badanego termistora ma wartość:

Wynika z tego, że rezystancja termistora w danej temperaturze (T=300 [K]) zmienia się o -6,3% na 1[K].

-Wyznaczanie wartości rezystancji statycznej dla T=300[K]:

Wybrany punkt:

U=4,42[V]; I=89,9[mA]

-Wyznaczanie rezystancji statycznej dla T=340[K]:

Wybrany punkt:

U=0,5[V]; I=22,7[mA]

-Wyznaczanie wartości rezystancji dynamicznej dla T=300[K]:

W celu wyznaczenia rezystancji dynamicznej należy wybrać dwa punkty z dokonanych pomiarów dla temperatury pokojowej.

Wybrane punkty:

U₁=3,5[V]; I₁=30,3[mA]

U₂=2,21[V]; I₂=16,35[mA]

Zatem:

-Wyznaczanie wartości rezystancji dynamicznej dla T=340[K]:

Wybrane punkty:

U₁=1,73[V]; I₁=119 [mA]

U₂=0,5[V]; I₂=22,7[mA]

2. Wykreślenie charakterystyki u(i) termistora PTC dla dwóch temperatur oraz wyznaczenie wartości rezystancji statycznej i rezystancji przyrostowej termistora:

Możemy zauważyć, że dla wyższej temperatury występuje wzrost rezystancji.

- Wyznaczanie rezystancji statycznej i przyrostowej:

Rezystancja statyczna dla T=300[K]:

Wybrany punkt:

U=1,23[V]; I=74,7[mA]

Rezystancja statyczna dla T=340[K]:

Wybrany punkt:

U=0,98[V]; I=25[mA]

Rezystancja przyrostowa dla T=300[K]:

W celu wyznaczenia rezystancji przyrostowej należy wybrać dwa punkty pomiarowe.

Wybrane punkty:

U₁=2,32[V]; I₁=131,1[mA]

U₂=1,23[V]; I₂=74,7[mA]

Rezystancja przyrostowa dla T=340[K]:

Wybrane punkty:

U₁=3,08[V]; I₁=53,3[mA]

U₂=0,98[V]; I₂=25[mA]

3. Wykreślenie w skali logarytmiczno-logarytmicznej charakterystyki i(u) warystora oraz wyznaczenie wartości parametrów α oraz K statycznego modelu warystora:

Charakterystyka statyczna i(u) warystora ma postać :

Wyznaczamy K dla dwóch punktów:

u=29,3[V], i=0,5 [mA]

u=35[V], i=1 [mA]

Po podstawieniu otrzymujemy dwa równania:

obustronnie logarytmujemy

Zatem:

4. Wykreślenie charakterystyk statycznych i(u) fotorezystora i wyznaczenie wartości rezystancji fotorezystora nieoświetlonego oraz oświetlonego:

Nieoświetlony

u[V]

i[µA]

11,15

1

15,22

1,5

21,4

2,2

42,8

4,2

48,1

4,8

Oświetlony

u[V]

i[mA]

0,02

0,05

0,31

0,07

0,4

0,08

0,44

0,09

0,75

0,16

0,86

0,19

1,23

0,26

1,37

0,33

2,3

0,56

2,7

0,57

4,15

0,88

6

1,5

8,68

1,86

35

5,54

44,6

5,75





Z wykresu zauważyć można, że przez nieoświetlony fotorezystor praktycznie nie płynie prąd. Zatem rezystancja fotorezystora nieoświetlonego jest bardzo duża. Po podłączeniu oświetlenia fotorezystor zaczyna przewodzić. Zagięcie charakterystyki fotorezystora oświetlonego jest wynikiem nagrzewania się tego elementu.







Aby zaobserwować liniowość charakterystyki fotorezystora bez oświetlenia wyznaczyliśmy ją dodatkowo na oddzielnym wykresie.

Wyznaczanie rezystancji fotorezystora:

Nieoświetlony:

W tym celu wybieramy punkt z pomiarów i podstawiamy wartości do wzoru.

Wybrany punkt:

U=11,2[V]; I=1[µA]

Zatem:




Oświetlony:

Wybrany punkt:

U=8,68[V]; I=1,86[mA]





Możemy zauważyć, że rezystancja fotorezystora zależy silnie od oświetlenia. Oświetlony fotorezystor posiada mniejszą rezystancję od nieoświetlonego.

i[µA]

u[V]

i[mA]

T=300[K]

T=340[K]

u[V]

---