Uniwersytet Śląski

Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach

Zakład Elektroceramiki Funkcjonalnej

PRACOWNIA NAUKI O MATERIAŁACH-

TWORZYWA CERAMICZNE

Ćwiczenie 8

Wyznaczanie temperaturowego współczynnika rezystancji rezystora oraz badanie temperaturowych charakterystyk termistora NTC i PTC

Cel ćwiczenia

  1. Wyznaczenie temperaturowego współczynnika rezystancji rezystora.

  2. Wyznaczenie szerokości przerwy energetycznej w półprzewodniku.

  3. Zapoznanie się z budową, zasadą działania i zastosowaniem rezystora i termistorów NTC i PTC.

Przebieg pomiarów

Przebieg pomiarów dla rezystora (wejście 2):

  1. 0x08 graphic
    Zmontować układ pomiarowy (rys. 1, wejście 2).

Rys.1. Układ pomiarowy do pomiaru rezystancji rezystora (wejście 2) i termistorów (wejścia 1 i 3).

  1. Wykonać pomiary rezystancji R2 od temperatury, w zakresie od temperatury pokojowej Tr do 120°C co 5°C (temperaturę Tr odczytać z termometru w Pracowni Nauki o Materiałach). Wyniki pomiarów R2 zanotować w tabeli:

T [0C]

Siła termoelektryczna termoogniwa [mV]

R1 [Ω]

R2 [Ω]

R3 [Ω]

Tr

Tr + 5 0C

Tr + 10 0C

Tr + 15 0C

itd....

0,00

0,20

0,40

0,60

itd....

Przebieg pomiarów dla termistorów (wejścia 1 i 3):

  1. Zmontować układ pomiarowy dla pierwszego termistora (rys. 1, wejście 1).

  2. Wykonać pomiary rezystancji R1 od temperatury, w zakresie od temperatury pokojowej Tr do 120°C co 5°C. Wyniki pomiarów R1 zanotować w tabeli.

  3. Zmontować układ pomiarowy dla drugiego termistora (rys. 1, wejście 3).

  4. Wykonać pomiary rezystancji R3 od temperatury, w zakresie od temperatury pokojowej Tr do 120°C co 5°C. Wyniki pomiarów R3 zanotować w tabeli.

Opracowanie wyników pomiarów

Dla rezystora

  1. Wykonać wykres zależności R2=f(t), gdzie t - temperatura w stopniach Celsjusza.

  2. Obliczyć współczynnik temperaturowy oporu rezystora α korzystając ze wzoru:

Rt=R0(1+α · t),

gdzie: Rt - oporność w temperaturze t 0C,

R0 - oporność w temperaturze 0 0C.

Czyli:

0x01 graphic
,

gdzie: 0x01 graphic
to nachylenie prostej R2=f(t).

Dla termistorów

  1. Wykonać wykresy zależności R1=f(T) i R3=f(T), gdzie T - temperatura w kelwinach.

  2. Na podstawie wykresów R1=f(T) i R3=f(T) określić typ termistorów.

  3. Wykonać wykresy zależności lnR1=f(1/T) i lnR3=f(1/T).

  4. Obliczyć szerokość przerwy energetycznej Eg w półprzewodniku korzystając ze wzoru:

Eg=2 · k · A,

gdzie: k - stała Boltzmanna,

A -nachylenie prostych lnR1=f(1/T) i lnR3=f(1/T).

Zagadnienia do kolokwium:

1. Przewodniki, półprzewodniki i izolatory - charakterystyka. Struktura pasmowa półprzewodników.

2. Temperaturowy współczynnik rezystancji.

3. Termistory NTC i PTC - charakterystyka napięciowo - prądowa, pojęcie ujemnego oporu (NTC), efekt PTC w ferroelektrykach, zastosowanie.

Literatura:

[1]. http://rainbow.if.pwr.wroc.pl/dydaktyka/LPF/opisy/cw044.pdf

[2]. M.Hetmańczyk, „Podstawy nauki o materiałach”, Wyd. Politechniki Śl.(1996).

[3]. R.Pampuch, S.Błażewicz, G.Górny, „Materiały ceramiczne dla elektroniki”, Wyd. AGH (1993).

Charakterystyka termometryczna termoelementu nikiel/chrom - nikiel

[oC]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0

0,00

0,40

0,80

1,20

1,61

2,02

2,43

2,85

3,26

3,68

100

4,10

4,51

4,92

5,33

5,73

6,13

6,53

6,93

7,33

7,73

200

8,13

8,53

8,93

9,34

9,74

10,15

10,56

10,97

11,38

11,80

300

12,21

12,62

13,04

13,45

13,87

14,29

14,71

15,13

15,55

15,97

___________________________________________________________________

Pracownia nauki o materiałach