Wydział Elektroniki	Laboratorium fizyki H2
x x	Prowadzący: x
Ćwiczenie nr 44: Pomiary zależności, oporności metali i półprzewodników od temperatury	Data wykonania x	Data oddania x	Ocena

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest pomiar zależności oporności elektrycznej (rezystancji) metalu i półprzewodnika od temperatury, wyznaczenie temperaturowego współczynnika oporności metalu i przerwy energetycznej półprzewodnika.

2. Wykorzystane przyrządy

• komora pomiarowa zawierająca badany metal (Pt) i stop pólprzewodnikowy NTC 21

• multimetr Digital Multimeter 1331 do pomiaru rezystancji półprzewodnika
  (0,2%rdg + 0,1%podzakres)

• multimetr Multimeter 1321 do pomiaru rezystancji metalu
  (0,2%rdg + 0,1%podzakres)

• autotransformator typu AR201

• transformator ochronny

• termometr YF-160A TYPE-K
  (0,3% + 1^oC)Roz 0,1^oC

3. Schematy pomiarowe

T - termometr

Rm - badany metal

Rs - badany półprzewodnik

K - komora pomiarowa

G - grzejnik

AT - autotransformator

TR - transformator ochronny

Multimetr 1 - Multimeter 1321

Multimetr 2 - Multimeter 1331

4. Uzyskane wyniki pomiarów

• Dla metalu

t [^oC]	Rw [kΩ]	Rs [kΩ]	ΔRw [kΩ]	ΔRs [kΩ]	Rsr [kΩ]	ΔRsr [kΩ]
21,3	0,108	0,108	0,00222	0,00222	0,1080	0,0022
25	0,109	0,110	0,00222	0,00222	0,1095	0,0022
30	0,111	0,112	0,00222	0,00222	0,1115	0,0022
35	0,113	0,114	0,00223	0,00223	0,1135	0,0022
40	0,115	0,116	0,00223	0,00223	0,1155	0,0022
45	0,117	0,118	0,00223	0,00224	0,1175	0,0022
50	0,119	0,120	0,00224	0,00224	0,1195	0,0022
55	0,121	0,122	0,00224	0,00224	0,1215	0,0022
60	0,123	0,124	0,00225	0,00225	0,1235	0,0022
65	0,125	0,125	0,00225	0,00225	0,1250	0,0023
70	0,127	0,128	0,00225	0,00226	0,1275	0,0023
75	0,129	0,130	0,00226	0,00226	0,1295	0,0023
80	0,131	0,131	0,00226	0,00226	0,1310	0,0023
84,2	0,133	0,132	0,00227	0,00226	0,1325	0,0023

• Dla półprzewodnika

t [oC]	T [K]	Rw [kΩ]	Rs [kΩ]	dRw [kΩ]	dRs [kΩ]	Rsr [kΩ]	dRsr[kΩ]	lnRs [kΩ]	1000/T	1/T
21,3	294,3	0,917	0,803	0,0038	0,0036	0,8600	0,0037	-0,1508	3,3979	0,0034
25	298	0,874	0,644	0,0037	0,0033	0,7590	0,0035	-0,2758	3,3557	0,0034
30	303	0,750	0,466	0,0035	0,0029	0,6080	0,0032	-0,4976	3,3003	0,0033
35	308	0,604	0,390	0,0032	0,0028	0,4970	0,0030	-0,6992	3,2468	0,0032
40	313	0,499	0,339	0,0030	0,0027	0,4190	0,0028	-0,8699	3,1949	0,0032
45	318	0,427	0,272	0,0029	0,0025	0,3495	0,0027	-1,0513	3,1447	0,0031
50	323	0,361	0,224	0,0027	0,0024	0,2925	0,0026	-1,2293	3,0960	0,0031
55	328	0,290	0,188	0,0026	0,0024	0,2390	0,0025	-1,4313	3,0488	0,0030
60	333	0,239	0,162	0,0025	0,0023	0,2005	0,0024	-1,6069	3,0030	0,0030
65	338	0,207	0,143	0,0024	0,0023	0,1750	0,0024	-1,7430	2,9586	0,0030
70	343	0,185	0,128	0,0024	0,0023	0,1565	0,0023	-1,8547	2,9155	0,0029
75	348	0,158	0,118	0,0023	0,0022	0,1380	0,0023	-1,9805	2,8736	0,0029
80	353	0,128	0,111	0,0023	0,0022	0,1195	0,0022	-2,1244	2,8329	0,0028
84,2	357,2	0,108	0,108	0,0022	0,0022	0,1080	0,0022	-2,2256	2,7996	0,0028

5. Wzory i obliczenia

współczynnik temperaturowy oporności →

stała Boltzmanna -

szerokość pasma zabronionego (tzw. przerwa energetyczna)

→

6. Wnioski

Pomiar dzięki dość dużej dokładności użytych przyrządów (cyfrowych multimetrów) może dość dobrze odtwarzać rzeczywisty obraz zmian rezystancji pod wpływem temperatury. Ważny wpływ na pomiar ma jego prędkość, przy ochładzaniu układu temperatura spadała tak szybko, że występowały problemy z odczytem rezystancji. Pomiaru należałoby dokonywać wolniej, Eksperyment potwierdza w granicach błędu liniowy związek między temperaturą metalu, a jego rezystancją. Dowiedzieliśmy się też, a nawet udowodniliśmy, że wraz ze wzrostem temperatury półprzewodnika rośnie wykładniczo liczba elektronów w paśmie przewodnictwa, a tym samym maleje jego rezystancja. Dodatkowo należy stwierdzić, że przewodniki, w odróżnieniu od półprzewodników bardzo sztywno reagują na zmiany temperatury.

---