Zależność temperaturowa oporu półprzewodnika

INFORMATYKA

I ROK

GRZEGORZ PRZEWOCKI

grupa C1 godz. 7.30

17.03.1995

BADANIE ZALENOCI TEMPERATUROWEJ OPORU P�PRZEWODNIKA

OPIS WICZENIA

Celem wiczenia byo wyznaczenie charakterystyki prdowo - napiciowej i zalenoci rezystancji termistora w funkcji temperatury. Pomiar�w napicia i prdu dokonywano w dw�ch przypadkach:

- termistor w temperaturze pokojowej;

- termistor w glicerynie (jako cieczy chodzcej).

W drugiej czci wiczenia termistor by zanurzony w cieczy (glicerynie), kt�rej temperatur zwikszano od temperatury pokojowej okoo 20�C do temperatury okoo 100�C. Pomiar�w rezystancji dokonywano mostkiem Wheatstone'a.

UKADY POMIAROWE

- a) do zdejmowania charakterystyk prdowo - napiciowych,

- b) do wyznaczenia zalenoci rezystancji od temperatury.

TABELE POMIAR�W

Tabelka przedstawia wartoci napicia i prdu mierzonego w ukadzie a), w�powietrzu i glicerynie.

U [V]	I [mA]
15	20.9
20	31.9
25	40.4
30	46.6
35	52.8
40	58.8
45	64.1
50	69.0
55	73.2
60	77.4
65	85.0
70	85.8
80	90.4

Tabelka przedstawia wartoci rezystancji i temperatury mierzonej w ukadzie b), z termistorem znajdujcym si w kpieli glicerynowej:

R []	lnR	t [�C]	T [K]
580	6.36	30	303	3.30
480	6.17	40	313	3.19
340	5.82	50	323	3.09
260	5.56	60	333	3.00
230	5.43	70	343	2.91
180	5.19	80	353	2.83
155	5.04	90	363	2.75
140	4.94	95	368	2.71

4. Rachunek i dyskusja bd�w:

4.1. Bd bezwzgldny pomiaru napicia:

gdzie:

Z - zakres pomiarowy,

K - klasa dokadnoci miernika,

d - bd odczytu z miernika (jedna dziaka),

4.2. Bd wzgldny pomiaru napicia wyznaczamy ze wzoru:

d wynosi dla poszczeg�lnych pomiar�w napi odpowiednio:

15V 18.3%

20V 13.7%

25V 11.0%

30V 9.1%

35V 7.8%

40V 6.8%

45V 6.1%

50V 5.5%

55V 5.0%

60V 4.58%

65V 4.23%

70V 3.92%

80V 3.43%

4.3. Uchyb wartoci prdu okrelamy:

w powietrzu: w glicerynie:

20.9mA 0.41mA 26.3mA 0.52mA

31.9mA 0.63mA 28.5 mA 0.57mA

40.4 mA 0.80mA 30.6 mA 0.69mA

46.6 mA 0.93mA 40.9 mA 0.81mA

52.8 mA 1.05mA 47.4 mA 0.94mA

58.8 mA 1.17mA 54.0 mA 1.08mA

64.1 mA 1.28mA 59.3 mA 1.18mA

69.0 mA 1.38mA 63.9 mA 1.27mA

73.2 mA 1.46mA 68.5 mA 1.37mA

77.4 mA 1.54mA 72.4 mA 1.44mA

85.0 mA 1.70mA 76.4 mA 1.52mA

85.8 mA 1.71mA 79.3 mA 1.58mA

90.4 mA 1.80mA 85.5 mA 1.71mA

4.4. Uchyb wartoci rezystancji wyznaczamy ze wzoru:

Wynosi on odpowiednio:

580 5.8

480 4.8

340 3.4

260 2.6

230 2.3

180 1.8

155 1.5

140 1.4

Energi aktywacji termistora wyznaczamy ze wzoru:
gdzie tga wyznaczamy z wykresu: 0x01 graphic

i wynosi ona:
.

Bd okrelenia energii aktywacji termistora zaley tylko od bdu okrelenia wartoci tga:

0x01 graphic

Energia aktywacji wynosi wic:

5. WNIOSKI KOCOWE

Z analizy wykres�w przedstawiajcych zalenoci prdu w funkcji napicia w dw�ch przypadkach, gdy termistor znajduje si w powietrzu, oraz gdy termistor znajduje si w glicerynie mona okreli wpyw temperatyry otoczenia na warto rezystancji termistora.

Nakadajc wykresy na siebie zauwaymy, e wykres gdzie termistor by zanuony w cieczy chodzcej znajduje si poniej wykresu, kiedy termistor znajdowa si w powietrzu.

Mona std wycign wniosek, e temperatuta otoczenia ma wpyw na rezystancj w taki spos�b, e przy okrelonym napiciu rezystancja jest wiksza wtedy, gdy temperatura jest mniejsza. Przez termistor pynie w�wczas mniejszy prd.

Widzimy poza tym, e charakterystyka prdowo - napiciowa nie jest zalenoci liniow (przy staej temperaturze otoczenia). Dzieje si tak dlatego, e prd przepywajc przez element rezystancyjny powoduje zwikszanie jego temperatury, co w przypadku termistora powoduje nieliniowy przyrost rezystancji. Nie mona wic do termistora stosowa prawa Ohma.

6. WYKRESY WIELKOCI MIERZONYCH

Wykres zalenoci 0x01 graphic
jest funkcj liniow w zwizku z czym mona metod najmniejszych kwadrat�w wyznaczy prost okrelajc t zaleno.