Badanie wpływu temperatury na rezystancję przewodników i półprzewodników, Rok


Rok

studiów:

Laboratorium

Materiałoznawstwa

Temat ćwiczenia: Badanie wpływu temperatury na rezystancję przewodników i półprzewodników.

Data

wykonania:

Numer

ćwiczenia:

Grupa

Laboratoryjna:

Wykonawcy:

Data

oddania:

Ocena:

1. Wstęp teoretyczny.

Ze wzrostem temperatury wzrastają amplitudy drgań atomów w węzłów sieci, rośnie wtedy prawdopodobieństwo zderzeń z elektronami. Stąd ze wzrostem temperatury maleje ruchliwość elektronów, a więc i konduktywność metalu.

0x01 graphic

gdzie 0x01 graphic
jest współczynnikiem temperaturowym rezystywności .W zakresie od 0x01 graphic
do 0x01 graphic
prawdziwe jest również przybliżenie 0x01 graphic
, gdzie 0x01 graphic
jest rezystywnością przewodnika w temperaturze 0x01 graphic
. Współczynniki temperaturowe niektórych przewodników zawarto w tabeli:

Metal

0x01 graphic
1/deg

Cu

0,0041

Al

0,0040

Ag

0,0040

Au

0,0038

Fe

0,0059

Sn

0,0044

Podobnie jak w metalach, gęstość prądu w półprzewodniku można określić wzorem:

0x01 graphic

gdzie n jest koncentracją nośników ładunku, u ich ruchliwością, a 0x01 graphic
-konduktywnością .

Różnica polega na tym, że w półprzewodniku prąd jest sumą prądu elektronowego i dziurowego

0x01 graphic
, gdzie 0x01 graphic
.

2. Schemat układu pomiarowego.

0x08 graphic

3. Tabela pomiarowa.

t0x01 graphic

Czas t [s]

R10x01 graphic

R20x01 graphic

R30x01 graphic

R40x01 graphic

R50x01 graphic

22,5

0

99,11

6,08

108,81

14,26

99,01

25

60

99,12

6,09

108,39

14,22

99,02

30

400

99,17

5,94

80,03

11,42

99,02

35

690

99,26

5,56

58,32

9,04

99,01

40

930

99,31

5,67

49,52

8,00

99,00

45

1170

99,38

5,60

41,26

7,02

99,00

50

1470

99,44

5,52

33,18

5,94

99,00

55

2000

99,57

5,47

24,45

4,65

99,00

60

2190

99,59

5,45

21,92

4,3

99,00

65

2535

99,66

5,45

18,66

3,75

98,99

70

2970

99,69

5,45

15,26

3,21

98,98

75

3450

99,77

5,51

12,85

2,80

98,97

80

3930

99,85

5,61

10,95

2,45

98,97

4. Wykresy.

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

5. Uwagi i wnioski.

Przy wyznaczaniu temperaturowego współczynnika rezystywności wzięto pod uwagę element z pozycji nr 1 ,ponieważ tylko on ma 0x01 graphic
dodatnie .Pod uwagę wzięto również element nr 5, ponieważ posiada 0x01 graphic
bliskie zeru (jednakże ujemne). Z obliczeń wynika że element nr 5 prawdopodobnie wykonany jest ze stopu Cu-Ni o podobnych zawartościach procentowych tych pierwiastków w stopie. Dzięki temu 0x01 graphic
= -0008/deg jest bliskie zeru co ma niebagatelne znaczenie z punktu widzenia metrologii. Element nr1 posiada 0x01 graphic
=0,013 /deg .

Pozostałe elementy wykazują duże ujemne zmiany rezystancji , stad wniosek , że elementy te są półprzewodnikami. Z analizy wykresów R=f(dt) wynika, że półprzewodniki oznaczone jako R3 i R4 są prawdopodobnie półprzewodnikami samoistnymi ze względu na ich ekspotencjalną zmianę rezystancji w funkcji temperatury. Element R2 jest półprzewodnikiem domieszkowanym. Wniosek taki można wysunąć ze względu na charakter zmian rezystancji tego elementu : do temp. 60C rezystancja maleje bardzo silnie ze wzrostem temperatury. Począwszy od 60C wzrost koncentracji zostaje zahamowany, ponieważ wszystkie atomy domieszki są zjonizowane (konduktywność półprzewodnika zmienia się tak jak w przypadku metali).

0x01 graphic



Wyszukiwarka