Wydział: Mechaniczny Technologiczny

Kierunek: Automatyka i Robotyka

Semestr: II

Grupa: 3

TEMAT ĆWICZENIA:WYZNACZANIE SZEROKOŚCI PRZERWY ENERGETYCZNEJ TERMISTORA

Sekcja: 9

Żmudzki Przemysław

Kurpis Krzysztof

Wprowadzenie

Zewnętrzne pole elektryczne zmienia energię nośników ładunku powodując w konsekwencji zmianę ruchliwości, przy czym ruchliwość może rosnąć lub zmniejszać się zależnie od mechanizmu rozpraszania. Silne pole elektryczne prowadzi do zmiany koncentracji nośników ładunku (jonizacja zderzeniowa, zjawisko Zenera, wewnętrzna emisja polowa, zjawisko Starka).

Termistory są przyrządami półprzewodnikowymi wykorzystującymi zmiany oporności przy zmianie temperatury. Zasadniczo termistory posiadają ujemny współczynnik temperaturowy oporności, a ich opór zmienia się z temperaturą zgodnie z wzorem:

R_T = R_∞ e

gdzie R - oporność w temperaturze do nieskończoności, B = Wg/2k - stała materiałowa. Tzw. znormalizowana rezystancja termistora R25 definiowana jest jako jego oporność przy zmianie temperatury o 1 deg:

α_T =

= -

Temperaturowy współczynnik oporności określa się zwykle w odniesieniu do temperatury 25˚C:

α₂₅ = -
100

Termistor jest elementem nieliniowym, a wykres spadku napięcia na jego końcach jako funkcji natężenia płynącego prądu jest krzywą z wyraźnym maksimum. W zakresie niewielkich prądów opór pozostaje stały i obserwuje się prawie liniową zależność pomiędzy napięciem i natężeniem prądu

(zgodność z prawem Ohma). Przy wzroście prądu termistor zaczyna się nagrzewać, co powoduje zmniejszanie się rezystancji. Dalszy wzrost prądu powoduje tak silny spadek rezystancji, że napięcie maleje.

Termistory stosuje się głównie do pomiaru temperatury oraz w układach elektronicznych do kompensacji termicznej.

Przebieg ćwiczenia:

1. Łączymy obwód wg schematu na rys.

2. Zmieniając temperaturę kąpieli olejowej w przedziale 20˚C - 60˚C co 3 deg mierzymy oporność termistora.

3. Pomiar przeprowadzamy podczas ochładzania termistora.

4. Rysujemy wykres zależności:

R = f(T)

5. Rysujemy wykres zależności:

ln(R) = f(1/T)

i obliczamy współczynnik regresji liniowej tej zależności.

6. Obliczamy szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika:

i przeprowadzamy rachunek błędów.

TERMOSTAT

T1

T2

Tabela pomiarowa:

Lp.	Temperatura T[˚C]	Termistor 1 Oporność R1 [Ω]		Termistor 2 Oporność R2 [Ω]
				grzanie	chłodzenie	grzanie	chłodzenie
1.	28	31600	-------	47200	-------
2.	30	26300	-------	40000	-------
3.	34	21000	-------	32400	-------
4.	37	18700	-------	28600	-------
5.	40	17100	-------	26100	-------
6.	45	14800	-------	23300	-------
7.	50	12500	-------	18900	-------
8.	55	10000	-------	15200	-------
9.	58	8700	-------	13300	-------

Wykres zależności:

R = f(T)

R (Ω)

T (^oC)

Tabela pomiarowa:

Lp.	1/T [K^-1] · 10^-3	ln T1	ln T2
1.	3.3223	10.3609	10.7621
2.	3.3003	10.1773	10.5966
3.	3.2573	9.9523	10.3859
4.	3.2258	9.8363	10.2612
5.	3.1949	9.7468	10.1697
6.	3.1446	9.6024	10.0562
7.	3.0960	9.4335	9.8469
8.	3.0488	9.2103	9.6290
9.	3.0211	9.0711	9.4955

Wykres zależności:

ln (R₁) = f(1/T)

R₁(Ω)

1/T(K^-1)

Wykres zależności:

ln (R₂) = f(1/T)

R₂(Ω)

1/T(K^-1)

Opracowanie Wyników

Badając temperaturową zależność rezystancji termistora można związek pomiędzy zmiennymi zapisać następująco:

gdzie R_∞ i B są stałymi materiałowymi. Logarytmując te wyrażenia otrzymujemy zależność liniową pomiędzy logarytmem oporności a odwrotnością temperatury:

Współczynnik regresji obliczamy według wzorów:

współczynniki:

Odchylenia standardowe:

Współczynnik korelacji: r_T1=0,99323 r_T2=0,99424

Po zaokrągleniu:

Wielkości R_∞ i B wyliczamy następująco:

Obliczanie szerokości przerwy energetycznej:

k - Stała Boltzmanna 1,3805 ∙ 10^-23 J/K.

Obliczanie przerwy energetycznej termistora W_g:

Wnioski:

Wykorzystany w czasie termostat ogrzewa z pewną niedokładnością z którą wiąże się błąd pomiarowy. Mierniki pomiarowe są dość niedokładne.

Ω1

Ω2

---