Temat 44, Badanie zależności rezystancji od temperatury dla metali i półprzewodników.

1. Wstęp.

Celem ćwiczenia było badanie zależności rezystancji metali i półprzewodników od temperatury. Zależność jest różna w zależności od materiału. Dla metali rezystancja rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Spowodowane jest to wzrostem energíí kinetycznej atomów wraz ze wzrostem temperatury metalu. W wyniku tego rośnie amplituda drgań tych atomów, rośnie więc prawdopodobieństwo zderzeń z przepływającymi elektronami. W wyniku tego maleje ruchliwości elektronów i rośnie rezystancja metalu.

W półprzewodnikach natomiast wraz ze wzrostem temperatury rezystancja maleje. Dzieje sie tak dlatego, że elektrony w atomach mając większą energie łatwiej mogłą przeskoczyć przez tzw. przerwę energetyczną i znaleść sie w paśmie przewodnictwa. Rośnie więc przewodnictwo samoistne i maleje rezystancja.

2. Schemat układu pomiarowego.

M-miernik (omomierz cyfrowy), Rm-opornik metalowy (platyna), Rs-opornik półprzewodnikowy (NTC-210), T-termomoetr, G-grzejnik, T-transformator ochronny, At-autotransformator, K-komora pomiarowa.

3. Badanie zależności rezystancji metalu (platyna) od temperatury.

3.1. Tabela pomiarów i wyników(pom1 nagrzewanie pom2 ochladzanie).

T [K]	T [C]	R []	R	Wynik
		Pomiar 1	Pomiar 2	średnie
293	20	109.1	109.0	109.05
298	25	110.9	109.8	110.35
303	30	112.8	112.0	111.90
308	35	114.5	113.0	113.75
313	40	116.4	115.1	115.75
318	45	118.4	117.0	117.70
323	50	120.3	118.8	119.55
328	55	122.3	120.8	121.55
333	60	124.2	122.7	123.45
338	65	126.1	124.7	125.40
343	70	128.0	126.8	127.40
348	75	129.9	128.7	129.30
353	80	131.8	130.9	131.35
358	85	133.7	132.8	133.25
363	90	135.6	134.9	134.90

Uwaga: Za błąd pomiaru przyjęto niedokładność wynikającą z klasy przyrządu.

3.2. Wykres zależności rezystancji metalu od temperatury.

3.3. Obliczenia współczynnika temperaurowego rezystancji.

3.4. Obliczenia błędu współczynnika rezystancji.

3.5. Wynik: =[(3.70.2)×10-3]K-1

4. Badanie zależności rezystancji półprzewodnika (NTC-210) od temperatury.

4.1. Tabela pomiarów i wyników schładzania(pomiar2) i ogrzewania(pomiar1).

	T [C]	R [k]		R	Wynik
f(1000/T) [K]		Pomiar 1 (grzanie)	Pomiar 2 (chlodzenie)	Średnie	LnR [*10^-1]
3,41	20	0.972	0.809	0,891	1,23
3,36	25	0.833	0.703	0,768	1,21
3,30	30	0.679	0.611	0,645	1,19
3,25	35	0.591	0.509	0,550	1,18
3,19	40	0.505	0.400	0,453	1,16
3,14	45	0.422	0.340	0,381	1,15
3,10	50	0.351	0.279	0,315	1,13
3,05	55	0.293	0.230	0,262	1,11
3,00	60	0.243	0.192	0,218	1,10
2,96	65	0.204	0.161	0,183	1,08
2,92	70	0.172	0.135	0,154	1,07
2,87	75	0.145	0.118	0,132	1,06
2,83	80	0.123	0.104	0,114	1,04
2,79	85	0.103	0.092	0,098	1,03
2,75	90	0.088	0.060	0,074	1,01

Uwaga:za błąd pomiaru przyjęto niedokładność wynikającą z klasy przyrządu (za wyjątkiem pomiarów w temperaturze 50, 65, 70, 75 i 85 stopni).

4.2. Wykres zależności rezystancji półprzewodnika od temperatury.

4.3. Obliczenia przerwy energetycznej półprzewodnika.

4.4. Obliczenia błędu przerwy energetycznej.

4.5. Wynik: Eg=(0.680.02)eV

5. Użyte przyrządy pomiarowe:

• Multimetr cyfrowy Unitra 1331

-użyty dla platyny

• Multimetr cyfrowy 1321

-dla półprzewodnika NTC 210

• Grzejnik MWR-1

• Miernik temperatury YV-160A K-Type.