Elementy Półprzewodnikowe

Laboratorium

Ćwiczenie nr 7

„Półprzewodnikowe elementy bezzłączowe”

09.01.2007

Grupa C3/L6

Sprawozdanie wykonali:

Tomasz Sikora

Marcin Tartas

Rafał Wolski

Katedra Elektroniki Morskiej

1. Wyznaczanie charakterystyki u(i) termistora NTC:

a) wyniki pomiarów dla T=292K

i	u
0	0
0,9	0,17
4,5	0,82
6,8	1,25
10,5	1,86
14,1	2,37
16,1	2,65
19,2	3,01
25,7	3,8
32,4	3,85
34,7	4
37,3	4,25
40,7	4,32
45	4,51
52	4,64
72,8	5,11
92	5,3

b) wyniki pomiarów dla T=340K

i	u
0	0
4	0,08
6,7	0,14
11,2	0,24
14,7	0,32
19,4	0,43
24	0,53
31,6	0,7
36	0,79
46,8	0,99
69,8	1,42
99,7	1,7

Charakterystyki termistora NTC:

Z analizy wykresu wynika, że wraz ze wzrostem temperatury rezystancja termistora maleje.

2. Wyznaczanie wartości i parametrów termistora NTC:

- parametru R₂₅

- współczynika TWR

- parametru B

- wartości rezystancji statycznej

- wartości rezystancji przyrostowej

Charakterystyka napięciowo-prądowo termistora NTC, z uwzględnieniem wpływu

temperatury na rezystancję elementu, ma postać:

Na podstawie pomiarów z zakresu, gdzie na przebieg charakterystyki nie ma wpływu zjawisko samonagrzewania, można wyznaczyć wartości parametrów R25 i B.

W temperaturze pokojowej (T=298K) powyższa zależność upraszcza się do postaci:

W naszym przypadku temperatura pokojowa wynosiła 292[K], przyjeliśmy że powyższe zależności są słuszne dla naszego przypadku.

Biorąc pod uwagę pomiar z zakresu liniowości charakterystyki dla temperatury T=292[K]

u=1,25 [V]; i =6,8 [mA]), otrzymujemy:

Rozpatrując charakterystykę w temperaturze równej pokojowej, można wyznaczyć parametr B:

W zakresie liniowości charakterystyki dla temperatury T=340K (u=0,70 [V]; i=36 [mA])

otrzymujemy:

Współczynnik względnych temperaturowych zmian rezystancji dla termistora NTC jest zdefiniowany następująco:

W temperaturze pokojowej współczynnik TWR badanego termistora ma wartość:

Wynika z tego, że rezystancja termistora w danej temperaturze (T=298 [K]) maleje o 6,3% na K, przy innej temperaturze współczynnik ten ma inną wartość.

Wyznaczamy wartości rezystancji statycznej i rezystancji przyrostowej :

rezystancja statyczna:

Dane:

T=292[K]

i=92[mA]

u=5,3[V]

rezystancja dynamiczna:

Dane:

T=292[K]

i₁=52[mA]

u₁=4,64[V]

i₂=16,1[mA]

u₂=2,65[V]

rezystancja statyczna:

Dane:

T=340[K]

i=69,8[mA]

u=1,42[V]

rezystancja dynamiczna:

Dane: T=340[K]

i₁=99,7[mA]

u₁=1,70[V]

i₂=24[mA]

u₂=0,53[V]

3. Charakterystyki u(i), oraz wyznaczanie rezystancji statycznej i przyrostowej termistora PTC:

a) wyniki pomiarów dla T=292 K

i	u
0	0
4,3	0,07
11,7	0,2
18	0,3
31	0,51
37,5	0,62
44,6	0,74
53,4	0,89
67,2	1,11
77	1,27
86,5	1,42
138,3	2,25
167,5	2,73

b) wyniki pomiarów dla T=340 K

i	u
0	0
3,3	0,3
4,1	0,8
16,3	1,5
32	4,3
16,5	11,7
10,3	24,3
7,4	34,1
6,5	41,8
6,1	44

Charakterystyka dla temperatury pokojowej nie jest liniowa (podobnie jak dla termistora

NTC) jest to spowodowane samonagrzewaniem się termistora.

Charakterystyki statyczne u(i) termistora PTC dla dwóch różnych temperatur otoczenia:

Jak widać na wykresie, przekroczenie wartości prądu (dla T=340K i=32 mA) wywołało duży wzrost rezystancji, oraz duży wzrost spadku napięcia i zmalenie prądu.

Wyznaczenie rezystancji statycznej oraz przyrostowej:

rezystancja statyczna:

Dane:

T=292[K]

i=167,5[mA]

u=2,73[V]

rezystancja przyrostowa:

Dane:

T=292[K]

i₁=167,5[mA]

u₁=2,73[V]

i₂=44,6[mA]

u₂=0,74[V]

rezystancja statyczna:

Dane:

T=340[K]

i=32[mA]

u=4,3[V]

rezystancja przyrostowa:

Dane:

T=340[K]

i₁=32[mA]

u₁=4,3[V]

i₂=16,3[mA]

u₂=1,5[V]

4. Charakterystyki u(i) warystora w skali logarytmiczno-logarytmicznej oraz wyznaczenie wartości parametrów α i K statycznego modelu warystora:

i	u
0	0
0,004	30
0,381	33,8
0,698	34,3
0,748	34,4

Charakterystyka statyczna i(u) warystora ma postać :

Wyznaczamy K dla dwóch punktów:

u=30[V], i=0,004 [mA]

u=33,8[V], i=0,381 [mA]

Po podstawieniu otrzymujemy dwa równania:

obustronnie logarytmujemy

Po rozwiązaniu równań otrzymaliśmy:

Teraz charakterystyka wygląda następująco:

Charakterystyka i(u) warystora w skali logarytmiczno-logarytmicznej.

5. Charakterystyki prądowo-napięciowe fotorezystora oraz wyznaczanie jego rezzystancji:

a) wyniki pomiarów fotorezystora nieoświetlonego:

i	u
0	0
2,4	0,24
3,3	0,33
4,1	0,41
5,4	0,54
6,1	0,61
9,2	0,92
12,5	1,25
23,6	2,36
31,4	3,13
38,1	3,81
45,6	4,56

b) wyniki pomiarów fotorezystora oświetlonego:

i	u
0	0
0,6	0,14
1,1	0,23
2	0,45
2,6	0,66
2,9	0,74
3,3	0,85
3,9	0,85
4,9	1,09
8,2	1,88
13	3,14
16,4	3,79
30,2	7,71
34,8	7,61
38,2	6,84

Charakterystyki statyczne i(u) fotorezystora oświetlonego i nieoświetlonego.

Przy oświetleniu fotorezystora nachylenie charakterystyki i(u) wzrosła oraz sie troche zniekształciła, czyli rezystancja fotorezystora maleje. Przy braku oświetlenia charakterystyka jest liniowa.

Rezystancję fotorezystora obliczamy na podstawie obranego z wykresu punktu pracy:

a) nieoświetlony:

u=20,9 [V]

i=2,08 [mA]

b) oświetlony:

u=16,4 [V]

i=3,79 [mA]

Powyższe obliczenia potwierdzają ,że wraz ze wzrostem oświetlenia fotorezystora maleje rezystancja.

---