rok akademicki 1995/96 |
LABORATORIUM Z FIZYKI. |
|||
ćwiczenie numer 21 |
Charakterystyki prądowo napięciowe oporników nieliniowych - WARYSTOR.
|
|||
Wydział Mechaniczny IZK grupa K06 B |
MARCIN WIRKUS
|
|||
data wykonania |
OCENA |
DATA ZALICZENIA |
PODPIS |
|
14.03.96 |
T |
|
|
|
|
S |
|
|
|
1. Wiadomości teoretyczne.
Opornik półprzewodnikowy, którego opór zależy od przyłożonego pola elektrycznego nazywamy warystorem. Warystor oznaczany jest symbolem VDR ( Voltage Dependent Resistor ). Ponieważ pole elektryczne jednorodne można wyrazić zależnością E=U/d , można więc powiedzieć, że opór warstwowy zależy od przyłożonego napięcia. Podstawowym materiałem do budowy warystorów jest węglik krzemowy SiC, zmieszany z odpowiednimi materiałami wiążącymi ( kaolin ) i domieszkami. Zasada działania warystorów polega na tym, że na powierzchni ziaren węglika krzemu SiC ( karborundu ) tworzą się półprzewodniki o przeciwnym typie przewodnictwa. Duża ilość takich ogniw daje w przybliżeniu symetryczną charakterystykę napięciowo - prądową (wykres nr.2). Ważną właściwością warystorów jest współczynnik nieliniowości, określany jako względny przyrost oporu oraz stała C równa spadkowi napięcia na warystorze przy przepływie prądu 1A. Warystory są elementami symetrycznymi, charakterystyka nie zależy od biegunowości napięcia przyłożonego do warystora. W celu wyznaczenia parametru nieliniowości logarytmujemy zależność:
otrzymujemy:
ln U=β×ln I+ln C
lub odczytujemy współczynnik z wykresu ( wykres nr.1).
2. Schemat układu pomiarowego:
3.Ocena dokładności pomiarów.
AMPEROMIERZ błąd urządzenia 0.5 % zakres 0 - 750 mA
WOLTOMIERZ błąd urządzenia 1 % zakres 0 - 150 V
3. Tabela pomiarowa.
Lp. |
U1 |
U |
±DU |
I |
±DI |
R |
dR |
- |
[V] |
[V] |
[V] |
[mA] |
[mA] |
kΩ |
kΩ |
1 |
10 |
10,0 |
0,10 |
10 |
0,050 |
1,000 |
0,015 |
2 |
20 |
14,0 |
0,14 |
25 |
0,125 |
0,560 |
0,008 |
3 |
30 |
18,8 |
0,18 |
40 |
0,200 |
0,470 |
0,007 |
4 |
40 |
22,6 |
0,22 |
58 |
0,290 |
0,390 |
0,006 |
5 |
50 |
26,2 |
0,26 |
79 |
0,395 |
0,332 |
0,005 |
6 |
60 |
29,8 |
0,29 |
109 |
0,545 |
0,273 |
0,004 |
7 |
70 |
33,4 |
0,33 |
150 |
0,750 |
0,223 |
0,003 |
8 |
80 |
37,0 |
0,37 |
215 |
1,075 |
0,172 |
0,003 |
9 |
90 |
42,0 |
0,42 |
313 |
1,565 |
0,134 |
0,002 |
10 |
100 |
44,0 |
0,44 |
465 |
2,325 |
0,095 |
0,001 |
4.Błąd obliczamy za pomocą różniczki zupełnej:
5. Zestawienie wyników. Wnioski.
a) wykres U=f(I); charakterystyka napięciowo - prądowa,
b) wykres ln U=f(ln I),
c) wykres R = f(U)
Lp |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
lnU |
2,303 |
2,639 |
2,933 |
3,117 |
3,266 |
3,394 |
3,508 |
3,610 |
3,737 |
3,784 |
lnI |
2,303 |
3,218 |
3,688 |
4,060 |
4,369 |
4,691 |
5,010 |
5,370 |
5,746 |
6,142 |
Współczynnik b jest współczynnikiem kierunkowym prostej z wykresu nr.1 i charakteryzuje nieliniowość oporu dla warystora. W naszym przypadku wynosi : 0,422.