Tomasz Michalski

Badanie właściwości metali i półprzewodników w zależności od temperatury.

Dobre przewodnictwo elektryczne metali jest wynikiem występowania w nich dużej liczby elektronów swobodnych. Ze wzrostem temperatury opór właściwy metali czystych zwiększa się. Wartość oporu w przybliżeniu wyraża się funkcją:

R = R₀ ( 1 +  t ),

Gdzie:

R₀ - opór danego przewodnika w temperaturze 0 ⁰C,

R - opór danego przewodnika w temperaturze t ⁰C,

• - temperatura współczynnika oporu.

Niektóre stopy wieloskładnikowe metali wykazują bardzo słabą zależność oporu od temperatury. Odznaczają się one jednocześnie wysoką wartością oporu właściwego. Przykładem takiego stopu jest konstantan (60% Cu + 40% Ni).

Półprzewodnikowe rezystory - termistory odznaczają się tym, że ich przewodnictwo bardzo silnie zależy od temperatury. Termistory są najczęściej wykonane z półprzewodników - tlenków metali przejściowych (np. TiO₂) poddanych odpowiedniej obróbce. Nośnikami prądu mogą być elektrony lub dziury - w zależności od typu półprzewodnika.

Dla termistorów klasycznych, których oporność maleje ze wzrostem temperatury, przebieg charakterystyki R = f (T) jest opisany zależnością:

R = A exp /T,

Gdzie:

A - stał oporu

B - stała materiałowa

Charakterystyki temperaturowe oporu metali i półprzewodników:

1. Dobry przewodnik metaliczny,

2. Materiał oporowy,

3. Termistor

Pomiaru dokonujemy za pomocą mostka Wheatstone'a:

Jest to schemat zestawu pomiarowego do wyznaczania zależności oporu elektrycznego w zależności od temperatury.

1. Dobry przewodnik metaliczny,

2. Materiał oporowy,

3. Półprzewodnik,

M - Grzałka elektryczna

Tabela pomiarów :

Lp.	T[K]	Rcu [W]	Rtem [W]	X [K]	X' [1/K]
1	311	0.99	0.86	1	1.000
2	315	1.00	0.84	5	0.200
3	319	1.05	0.68	9	0.111
4	323	1.08	0.57	13	0.077
5	327	1.12	0.49	17	0.059
6	331	1.16	0.42	21	0.048
7	335	1.18	0.38	25	0.040
8	339	1.21	0.34	29	0.034

Wykres zależności między R_cu a T

WZORY:

X_n = T - T₀

R = R₀  ( T - T₀ ) + R₀ ⇒ y = ax + b

U [mV]	11.5	12.0	12.5	13.0	13.5	14.0	14.5	15.0	15.5	16.0	16.5
E [mV]	0.470	0.440	0.406	0.368	0.320	0.274	0.229	0.128	0.080	0.028	0.030
[K]	210.64	219.65	228.64	237.62	246.58	255.54	264.48	273.41	282.33	291.24	300.13

---