Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności
semestr II rok akademicki 2007/2008
| Kod ćwiczenia | Tytuł ćwiczenia |
|---|---|
| E7 | Badanie zależności oporu przewodnika i półprzewodnika od temperatury |
Aleksandra Rakowska
ocena _____
Ćwiczenie ma na celu wyznaczenie i porównanie temperaturowych charakterystyk oporu przewodnika i półprzewodnika oraz obliczenie ich podstawowych parametrów
Na stanowisku pomiarowym znajdują się:
Autotransformator
Miernik temperatury
Zasilacz
Grzałka
Badany opornik metalowy
Półprzewodnik
Multimetry pomiarowe – omomierz, miliamperomierz oraz woltomierz
Pomiary w ćwiczeniu dotyczyły zbadania rezystancji metalu oraz oporności półprzewodnika w warunkach zmieniającej się temperatury. Wymienione wyżej wielkości mierzyliśmy w temperaturze od 20 do 100 ºC z krokiem pomiarowym co 5 ºC.
Rezystancja mierzona była bezpośrednio za pomocą omomierza, natomiast oporność półprzewodnika wyznaczana była przez prąd płynący w obwodzie zasilanym zewnętrznym zasilaczem przy stałym napięciu wynoszącym 0,7 V
Wyniki pomiarów umieszczamy w tabeli 1.
| t [ºC] | Rm [Ω] | I [mA] |
|---|---|---|
| 20 | 92,1 | 9,30 |
| 25 | 93,3 | 9,98 |
| 30 | 94,2 | 10,54 |
| 35 | 95,6 | 11,22 |
| 40 | 97,4 | 11,88 |
| 45 | 99,6 | 13,07 |
| 50 | 100,7 | 13,49 |
| 55 | 102,2 | 14,03 |
| 60 | 104,9 | 15,36 |
| 65 | 106,5 | 16,20 |
| 70 | 107,7 | 16,81 |
| 75 | 109,8 | 17,34 |
| 80 | 109,1 | 18,02 |
| 85 | 111,6 | 18,96 |
| 90 | 114,0 | 19,78 |
| 95 | 115,3 | 20,34 |
| 100 | 116,1 | 21.09 |
Tab. 1
Do sporządzenia wykresu (wyk.1) funkcji Rm = Roαt + Ro wykorzystujemy dane z tabeli 1.
Wyk.1
| a=3,6783941*101 | |||
|---|---|---|---|
| Δa=0,0215397*101 | |||
| b=7,98321*101 | |||
| Δb=0,01128*101 |
R0=b
α=a/R0
α=0,46076
Δα=α(Δa/a+Δb/b)
Δα= 2,71*10-5
α= wartość obliczona ± wartość błędu
α=0,46076±2,71*10-5
W tabeli 2 znajdują się wyliczone wartości niezbędne do wyznaczenia energii aktywacji półprzewodnika. Wartość Rp liczymy z zależności Rp = Uo/I, gdzie Uo = 0,7 V
| T [K] | I [mA] | Rp [V/A]=[Ω] | lnRp | 1/T |
|---|---|---|---|---|
| 293 | 9,3 | 75,26882 | 4,321066 | 0,003413 |
| 298 | 9,98 | 70,14028 | 4,250497 | 0,003356 |
| 303 | 10,54 | 66,41366 | 4,195903 | 0,0033 |
| 308 | 11,22 | 62,38859 | 4,133382 | 0,003247 |
| 313 | 11,88 | 58,92256 | 4,076224 | 0,003195 |
| 318 | 13,07 | 53,55777 | 3,980761 | 0,003145 |
| 323 | 13,49 | 51,89029 | 3,949132 | 0,003096 |
| 328 | 14,03 | 49,89309 | 3,909882 | 0,003049 |
| 333 | 15,36 | 45,57292 | 3,819314 | 0,003003 |
| 338 | 16,2 | 43,20988 | 3,766069 | 0,002959 |
| 343 | 16,81 | 41,64188 | 3,729106 | 0,002915 |
| 348 | 17,34 | 40,36909 | 3,698064 | 0,002874 |
| 353 | 18,02 | 38,84573 | 3,659598 | 0,002833 |
| 358 | 18,96 | 36,91983 | 3,608749 | 0,002793 |
| 363 | 19,78 | 35,38928 | 3,566409 | 0,002755 |
| 368 | 20,34 | 34,41495 | 3,538491 | 0,002717 |
| 373 | 21,09 | 33,19109 | 3,502281 | 0,002681 |
Tab.2
Wyk.2
a=1,395927*103 Δa= 0,05216*103 |
|---|
b= -0,611295*100 Δb= 0,15918*100 korelacja= 0,996 k= 8,542*10-5eV |
EA=2ak
EA=0,11924 eV
ΔEA= EAΔa/a
ΔEA=4,4939*10-3eV
EA= wartość obliczona ± wartość błędu
EA= 0,11924 ± 4,4939*10-3eV
Wnioski
Wraz ze wzrostem temperatury rośnie rezystancja metalu
Ze wzrostem temperatury oporność półprzewodnika maleje
Rezystancja metalu w funkcji temperatury wykazuje zależność liniową
Zależność oporu półprzewodnika od temperatury nie jest liniowa, zależność liniową wykazuje logarytm naturalny w funkcji odwrotności temperatury