POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI FILIA W JELENIEJ GÓRZE			Sprawozdanie z ćwiczenia nr: 40 Temat: Badanie zależności rezystancji od temperatury dla metali i półprzewodników.
Imię i nazwisko: Piotr Czekała			Numer kolejny ćwiczenia: 3	Ocena:
Grupa: 3	Wydział: Mechaniczny	Rok: II	Data wykonania ćwiczenia: 98.10.03

1. Część teoretyczna:

Ciała stałe ze względu na ich własności elektryczne można podzielić na trzy grupy:

• przewodniki

• półprzewodniki

• dielektryki

Do półprzewodników zaliczamy ciała, których konduktywność jest mniejsza od konduktywności dobrych przewodników, ale mniejsza od konduktywności dielektryków.

W metalach konduktywność wyraża się wzorem:

σ=enU_n

i nie zależy od temperatury. Ruchliwość swobodnych nośników ładunku wyraża się wzorem

Ze wzrostem temperatury maleje ruchliwość i nośników co powoduje że rezystancja przewodnika zwiększa się i wyraża się wzorem:

R_t=R₀ (1+α₀t ) ,gdzie:

R₀ - rezystancja w temp. 0^oC

R_t - rezystancja w temp. t^oC.

nazywamy współczynnikiem temperaturowym rezystancji w zakresie 0^oC do t^oC
. W praktyce technicznej spotyka się wartości współczynnika temperaturowego rezystancji przyjmujące za rezystancję odniesienia rezystancję w temperaturze pokojowej (20^oC).

Dla półprzewodników można wyznaczyć szerokość pasma wzbronionego (Eg) określający konduktywność półprzewodnika w zakresie przewodnictwa samoistnego. Ze wzoru tego wprost wynika wyrażenie określające rezystancję w zakresie samoistnym.

Logarytmując stronami powyższe wyrażenie otrzymujemy:

lub:

Na wykresie zależności LnR = f(1000\T) w zakresie przewodnictwa samoistnego przedstawia zatem linię prostą, której tg kąta nachylenia:

stąd:

2. Część praktyczna:

LP	PODGRZEWANIE				CHŁODZENIE
	T	1000\K	R	LnR	T	1000\K	R	LnR
	[K]	[1\K]	[kΩ]	[kΩ]	[K]	[1\K]	[kΩ]	[kΩ]
1	295,6	3,38	6,56	1,88	333,6	2,99	1,16	0,15
2	297,6	3,36	5,64	1,73	331,6	3,01	1,22	0,2
3	299,6	3,34	4,85	1,56	329,6	3,03	1,29	0,25
4	301,6	3,32	4,44	1,49	327,6	3,05	1,38	0,32
5	303,6	3,29	4,1	1,41	325,6	3,07	1,48	0,39
6	305,6	3,27	3,76	1,32	323,6	3,09	1,58	0,46
7	307,6	3,25	3,42	1,23	321,6	3,11	1,72	0,54
8	309,6	3,23	3,1	1,13	319,6	3,13	1,88	0,63
9	311,6	3,21	2,82	1,04	317,6	3,15	2,06	0,72
10	313,6	3,19	2,6	0,95	315,6	3,17	2,26	0,81
11	315,6	3,17	2,37	0,86	313,6	3,19	2,47	0,9
12	317,6	3,15	2,19	0,78	311,6	3,21	2,75	1,01
13	319,6	3,13	2	0,69	309,6	3,23	3,09	1,13
14	321,6	3,11	1,82	0,6	307,6	3,25	3,45	1,24
15	323,6	3,09	1,65	0,5	305,6	3,27	3,85	1,35
16	325,6	3,07	1,53	0,42	303,6	3,29	4,28	1,45
17	327,6	3,05	1,41	0,34	301,6	3,31	4,71	1,55
18	329,6	3,03	1,28	0,25	299,6	3,34	5,27	1,66
19	331,6	3,01	1,17	0,16	297,6	3,35	5,96	1,78
20	333,6	2,99	1,07	0,07	295,6	3,38	6,72	1,9

k - stała Boltzmana (k = 1,38^.10^-23 J/K)

Błędy pomiarowe: ΔT = ± 0,1^oC ; ΔR = ± 0,01kΩ

1eV=1,602^.10^-19 J

Podgrzewanie:

Liniowy wykres na charakterystyce LnR = f(1000\K) (dla podgrzewania) przy wzroście temperatury znajduje się pomiędzy:

Szerokość pasma wzbronionego (dla podgrzewania):

Eg ± ΔEg = ( 1,2328 ± 0,019541 )^.10^-19 J = ( 0,77 ± 0,012 )eV

Chłodzenie:

Liniowy wykres na charakterystyce LnR = f(1000\K) (dla chłodzenia) przy spadającej temperaturze znajduje się pomiędzy:

Szerokość pasma wzbronionego (dla chłodzenia):

Eg ± ΔEg = ( 1,281 ± 0,0186 )^.10^-19 = ( 0,8 ± 0,011 )eV

3. Wnioski:

Z tabeli można odczytać, że podczas ogrzewania rezystora półprzewodnikowego jego oporność malała. Jest to związane z dostarczeniem wystarczającej energii potrzebnej przechodzenia elektronów z pasma podstawowego do pasma przewodzenia przez przerwę energetyczną. Zwiększa się więc liczba nośników ładunku, a co za tym idzie maleje rezystancja.

Z obliczeń można zauważyć, że wyniki niewiele się różnią od siebie mimo tego, że czas ogrzewania i stygnięcia rezystora badanego był różny, co mogło wpłynąć na błąd jakim są obarczone obliczenia. Oprócz tego na wyniki końcowe ma wpływ fakt, że mierzona była temperatura gliceryny, w której był zanurzonej był rezystor, a nie temperatura samego rezystora.

---