ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE

-LABORATORIUM-

ĆWICZENIE NR 7

„PÓŁPRZEWODNIKOWE ELEMENTY BEZZŁĄCZOWE”

Grupa L2 nr 3

Krasucki Marcin

Kowalski Kamil

Karluto Mateusz

Data oddania sprawozdania:

18.01.2011

1. Wykreślenie charakterystyk u(i) termistora NTC zmierzonych dla dwóch temperatur otoczenia – około 298[K] oraz 340[K].

T= 298[K]
U[V]
0,13
0,32
0,68
0,84
1,46
2,45
3,46
4,00
4,26
4,42
4,31
4,23

T= 340[K]
U[mV]
4,4
95
155
250
337
440
603
1,11[V]
1,93[V]

W celu uzyskania przejrzystej charakterystyki dla temperatury 340[K] zdecydowaliśmy się nie brać pod uwagę części pomiarów, które były zbędne i nie wpływały na zmianę kształtu charakterystyki.

Z analizy wykresu wynika, że rezystancja termistora maleje wraz ze wzrostem temperatury. Zauważyć też można, że charakterystyka dla wyższej temperatury jest bardziej liniowa i efekt samonagrzewania się jest niemal niezauważalny. Dla temperatury pokojowej efekt ten jest bardzo dobrze widoczny i odpowiada jemu zakrzywienie charakterystyki.

2. Wyznaczanie parametrów termistora NTC na podstawie pomiarów zależności u(i).

- parametru R₂₅,

- parametru B,

- współczynnika TWR ,

- 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.

- Wyznaczanie parametru R₂₅ dla T=298K:

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

Biorąc pod uwagę pomiar z zakresu liniowości charakterystyki dla temperatury T=298[K] :

U=1,46 [V]; I =9,6 [mA]

otrzymujemy:

- Wyznaczanie parametru B dla T=340K:

Wybieramy punkt w zakresie liniowości charakterystyki dla temperatury T=340K :

U=0,603 [V]; I=27,3 [mA]

otrzymujemy:

- Wyznaczanie współczynnika TWR:

Współczynnik względnych temperaturowych zmian rezystancji dla termistora NTC wyrażony jest wzorem:

W temperaturze pokojowej współczynnik TWR badanego termistora ma wartość:

Wynika z tego, że rezystancja termistora w danej temperaturze (T=298 [K]) zmienia się o 5,3% na 1[K].

-Wyznaczanie wartości rezystancji statycznej dla T=298[K]:

Wybrany punkt:

U=4,42[V]; I=89,9[mA]

-Wyznaczanie rezystancji statycznej dla T=340[K]:

Wybrany punkt:

U=0,603[V]; I=27,3[mA]

-Wyznaczanie wartości rezystancji dynamicznej dla T=298[K]:

W celu wyznaczenia rezystancji dynamicznej należy wybrać dwa punkty z dokonanych pomiarów dla temperatury pokojowej.

Wybrane punkty:

U₁=4,26[V]; I₁=57,3[mA]

U₂=2,45[V]; I₂=17,5[mA]

Zatem:

-Wyznaczanie wartości rezystancji dynamicznej dla T=340[K]:

Wybrane punkty:

U₁=1,93[V]; I₁=104,6[mA]

U₂=0,603[V]; I₂=27,3[mA]

3. Wykreślenie charakterystyk u(i) termistora PTC zmierzonych dla dwóch temperatur otoczenia – 298[K] oraz 340[K]. Wyznaczanie rezystancji statycznej i przyrostowej.

T=298K
U[V]
0,03
0,08
0,17
0,25
0,36
0,5
0,69
0,89
0,99
1,12
1,28
1,35
1,58
1,79
2,36
2,53
2,98
3,5
5,1

T=340K
U[V]
0,06
0,16
0,38
0,68
1,09
1,37
1,73
2,5
3,03

Niestety wykonane przez nas pomiary nie umożliwiły nam wykreślenia dokładnych charakterystyk i część przebiegów musieliśmy przewidzieć i mogą one odbiegać od prawdziwych.

- Wyznaczanie rezystancji statycznej i przyrostowej:

Rezystancja statyczna dla T=298[K]:

Wybrany punkt:

U=1,35[V]; I=82,7[mA]

Rezystancja statyczna dla T=340[K]:

Wybrany punkt:

U=1,37[V]; I=35,5[mA]

Rezystancja przyrostowa dla T=298[K]:

W celu wyznaczenia rezystancji przyrostowej należy wybrać dwa punkty pomiarowe.

Wybrane punkty:

U₁=2,36[V]; I₁=134,4[mA]

U₂=1,12[V]; I₂=68,6[mA]

Rezystancja przyrostowa dla T=340[K]:

Wybrane punkty:

U₁=2,5[V]; I₁=57,3[mA]

U₂=1,09[V]; I₂=29,3[mA]

4. Charakterystyka i(u) w skali logarytmiczno-logarytmicznej warystora. Wyznaczanie parametrów α oraz K statycznego modelu warystora.

U[V]	I[mA]
30,7	0,01
32,8	0,15
34,5	0,88
34,8	0,95

Charakterystyka statyczna i(u) warystora ma postać :

Wyznaczamy K dla dwóch punktów:

u=30,7[V], i=0,01 [mA]

u=34,5[V], i=0,88 [mA]

Po podstawieniu otrzymujemy dwa równania:

obustronnie logarytmujemy

Zatem:

5. Charakterystyki statyczne i(u) fotorezystora oświetlonego i nieoświetlonego. Wyznaczanie wartości rezystancji fotorezystora.

Nieoświetlony
U[V]
2,4
5,8
6,8
10,2
15,5
20,4
26,4
36,5
43,1

Oświetlony
U[V]
0,5
1
1,5
2
2,8
5,1
9,1
13,4
21,3
30,4
40,4

Charakterystyki i(u) fotorezystora:

Z wykresu zauważyć można ze przez nieoświetlony fotorezystor praktycznie nie płynie prąd. Można uznać ze jest równy zeru. Zatem rezystancja fotorezystora nieoświetlonego jest bardzo duża.

Wyznaczanie rezystancji fotorezystora:

-nieoświetlonego:

W tym celu wybieramy punkt z pomiarów i podstawiamy wartości do wzoru.

Wybrany punkt:

U=10,2[V]; I=1[µA]

Zatem:

-oświetlonego:

Wybrany punkt:

U=13,4[V]; I=3,5[mA]

Zatem, rezystancja fotorezystora zależy silnie od oświetlenia. Oświetlony fotorezystor posiada mniejszą rezystancję od nieoświetlonego.