I Inf	JASIŃSKI JAROSŁAW	09.05.97
nr 8	Badanie zależności temperaturowej oporu półprzewodnika (termistora)

Uwagi :

I Tabela pomiarów :

Tabelka przedstawia wartości napięcia i prądu mierzonego w układzie a), w powietrzu i glicerynie.

U [V]	I [mA] w powietrzu	I [mA] w glicerynie
0	0	0
10	1,8	1,9
20	2,9	3,0
30	4,3	4,5
40	5,9	4,7
50	7,6	8,1
60	9,5	10,0
70	11,7	11,8
80	13,8	13,9
90	16,6	16,2
100	19,7	18,8
110	25,4	21,7
120	32,1	25,3

Tabelka przedstawia wartości rezystancji i temperatury mierzonej w układzie b), z termistorem znajdującym się w kąpieli glicerynowej:

R [Ω]	ln R	t [°C]	T [K]
6200	8,73	21	294	3,40
3500	8,16	30	303	3,30
2330	7,75	40	313	3,19
1570	7,35	50	323	3,10
1120	7,02	60	333	3,00
790	6,67	70	343	2,91
560	6,33	80	353	2,83
420	6,04	90	363	2,75
375	5,93	95	368	2,72

II Opis ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyki prądowo - napięciowej i zależności rezystancji termistora w funkcji temperatury. Pomiarów napięcia i prądu dokonywano w dwóch przypadkach:

- termistor w temperaturze pokojowej;

- termistor w glicerynie (jako cieczy chłodzącej).

W drugiej części ćwiczenia termistor był zanurzony w cieczy (glicerynie), której temperaturę zwiększano od temperatury pokojowej około 20°C do temperatury około 100°C. Pomiarów rezystancji dokonywano mostkiem Wheatstone'a.

III Obliczenia :

Błąd bezwzględny pomiaru napięcia:

gdzie: Z - zakres pomiarowy,

K - klasa dokładności miernika,

d - błąd odczytu z miernika (jedna działka),

1. Uchyb wartości prądu określany jest wzorem:

-1. w powietrzu

I[mA]	0	1,8	2,9	4,3	5,9	7,6	9,5	11,7	13,8	16,6	19,7	25,4	32,1
ΔI[mA]	0	0,036	0,058	0,086	0,118	0,152	0,19	0,234	0,276	0,332	0,394	0,508	0,642

w glicerynie

I[mA]	0	1,9	3,0	4,5	4,7	8,1	10,0	11,8	13,9	16,2	18,8	21,7	25,3
ΔI[mA]	0	0,038	0,06	0,09	0,094	0,162	0,2	0,236	0,278	0,324	0,376	0,434	0,506

Uchyb wartości rezystancji:

R[Ω]	6200	3500	2330	1570	1120	790	560	420	375
ΔR[Ω]	64	45	28,3	20,7	16,2	9,9	7,6	6,2	5,75

Wykresy wielkości mierzonych

Wykres zależności jest funkcją liniową w związku z czym można metodą najmniejszych kwadratów wyznaczyć prostą określającą tą zależność.

Suma kwadratów argumentów funkcji wynosi: 82,674;

suma argumentów funkcji wynosi: 27,2;

suma iloczynów wartości i argumentów funkcji wynosi: 195,324;

suma wartości funkcji wynosi: 63,98;

ilość pomiarów = 9.

Stąd otrzymujemy układ równań:

Równanie funkcji przyjmuje postać:

Obliczanie energi aktywacji

Energię aktywacji termistora wyznaczamy ze wzoru: gdzie tgα wyznaczamy z wykresu:

i wynosi ona: .

Błąd określenia energii aktywacji termistora zależy tylko od błędu określenia wartości tgα:

Energia aktywacji wynosi więc:

IV Wnioski :

Z analizy wykresów przedstawiających zależności prądu w funkcji napięcia w dwóch przypadkach, gdy termistor znajduje się w powietrzu, oraz gdy termistor znajduje się w glicerynie można określić wpływ temperatury otoczenia na wartość rezystancji termistora.

Nakładając wykresy na siebie widzimy, że wartość rezystancji dla termistora, który znajdował się w powietrzu, po początkowym spokojnym, liniowym przebiegu, zaczyna rosnąć( nachylenie wykresu zwiększa się dla napięcia U≈90V). W przypadku drugiego wykresu (dla termistora zanurzonego w glicerynie ) możemy stwierdzić zbliżony do liniowego przebieg, bez żadnych raptownych zmian.

Widzimy poza tym, że charakterystyka prądowo - napięciowa nie jest zależnością liniową (przy stałej temperaturze otoczenia). Dzieje się tak dlatego, że prąd przepływając przez element rezystancyjny powoduje zwiększanie jego temperatury, co w przypadku termistora powoduje nieliniowy przyrost rezystancji. Nie można więc do termistora stosować prawa Ohma.

---