POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI	Sprawozdanie z ćwiczenia nr 44
Łukasz Mleczkowski	Temat: Badanie zależności rezystancji od temperatury dla metali i półprzewodników.
WBLiW	Data:99.10.19	Ocena:

CEL ĆWICZENIA:1. Wyznaczenie zależności rezystancji od temperatury dla metalu i półprzewodnika.

2. Wyznaczenie współczynnika temperaturowego rezystancji metali oraz szerokości pasma wzbronionego w półprzewodniku.

WSTĘP:

Ciała stałe ze względu na własności przewodnictwa elektrycznego dzielą się na: przewodniki, półprzewodniki i dielektryki.

Zależność rezystancji od temperatury dla metali jest odmienna niż dla półprzewodników.

Dla metali rezystancja rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Spowodowane jest to wzrostem energii kinetycznej atomów wraz ze wzrostem temperatury metalu. W wyniku tego rośnie amplituda drgań tych atomów, rośnie więc prawdopodobieństwo zderzeń z przepływającymi elektronami. W wyniku tego maleje ruchliwość elektronów i rośnie rezystancja metalu.

W półprzewodnikach natomiast wraz ze wzrostem temperatury rezystancja maleje. Dzieje się tak dlatego, że elektrony w atomach mając większą energie łatwiej mogą przeskoczyć przez tzw. przerwę energetyczną i znaleźć się w paśmie przewodnictwa. Rośnie więc przewodnictwo samoistne i maleje rezystancja.

UKŁAD POMIAROWY
K - komora pomiarowaG - grzejnikRm - rezystor metalowyRs - rezystor półprzewodnikowyT - termometrTr - transformator ochronnyAt - autotransformator

BADANIE ZALEŻNOŚCI REZYSTANCJI METALU OD TEMPERATURY.

Temp. [^oC]	R [Ω]	δ [Ω]
20	108,5	0,84
25	110,5	0,85
30	112,5	0,86
35	114,5	0,87
40	116,5	0,88
45	118,6	0,89
50	120,6	0,90
55	122,6	0,91
60	124,5	0,92
65	126,5	0,93
70	128,8	0,94
75	130,8	0,95
80	132,8	0,96
85	134,8	0,97
90	136,8	0,98

Temp. [^oC]	R [Ω]	δ [Ω]
90	136,8	0,98
85	134,2	0,97
80	132,2	0,96
75	130,2	0,95
70	128,2	0,94
65	126,2	0,93
60	124,2	0,92
55	121,6	0,91
50	119,4	0,90
45	117,5	0,89
40	115,6	0,88
35	113,7	0,87
30	111,6	0,86
25	109,7	0,85
20	107,9	0,84

Błąd pomiaru rezystancji multimetru do metalu.

δ = 0.5% ⋅ R_x+0.3Ω

przykład: R_x = 107,9 Ω

δ = 0.5% ⋅107,9+0.3Ω =0,8395≅0,84[Ω]

Analogicznie obliczamy pozostałe błędy pomiaru rezystancji.

Wyznaczanie temperaturowego współczynnika rezystancji metalu.

[1/^oC]
[1/^oC]
[1/^oC]

Obliczenia błędu współczynnika rezystancji.

ΔT₉₀ = 0,5 ΔT₂₀ = 0,5

[1/^oC]

BADANIE ZALEŻNOŚCI REZYSTANCJI PÓŁPRZEWODNIKA OD TEMPERATURY.

Temp. [^oC]	R [kΩ]	δ [kΩ]
20	13,75	0,02950
25	11,03	0,02406
30	8,87	0,01974
35	7,18	0,01636
40	5,85	0,01370
45	4,77	0,01154
50	3,91	0,00982
55	3,22	0,00844
60	2,68	0,00736
65	2,24	0,00648
70	1,84	0,00568
75	1,54	0,00508
80	1,29	0,00458
85	1,09	0,00418
90	0,93	0,00386

Temp. [^oC]	R [kΩ]	δ [kΩ]
90	0,93	0,00386
85	1,12	0,00424
80	1,34	0,00468
75	1,59	0,00518
70	1,90	0,00580
65	2,27	0,00654
60	2,73	0,00746
55	3,60	0,00920
50	4,58	0,01116
45	5,44	0,01288
40	6,29	0,01458
35	7,74	0,01748
30	9,57	0,02114
25	11,72	0,02544
20	14,21	0,03042

Błędy pomiaru rezystancji multimetru półprzewodnika

δ₁ = 0.2% ⋅ R_x+0.1% ⋅ zakresu

przykład: R_x = 14,21 kΩ , Zakres = 2 kΩ

δ₁ = 0.2% ⋅ 14,21+0.1% ⋅ 20 = 0,03042 [kΩ]

OBLICZANIE PRZERWY ENERGETYCZNEJ PÓŁPRZEWODNIKA.

Błąd wyznaczania wartości przerwy energetycznej półprzewodnika:

Wnioski.

Błędy którymi obarczone są wyniki otrzymane w ćwiczeniu zostały spowodowane przez dwie zasadnicze przyczyny : - odczyt temperatury na skali termometru przy szybkich zmianach jej wartości był jedynie przybliżony co spowodowało niewielkie rozbieżności wyników (dla tej samej temperatury) otrzymanych przy ogrzewaniu i chłodzeniu rezystorów

- błędy pochodzące od przyrządów pomiarowych.

Charakterystyki wyznaczone na podstawie tabel pomiarowych (zarówno zależność lnRt=f(1000/T) , jak i Rm=f(t)) mają postać linii prostych co jest zgodne z założeniami teoretycznymi . Również wartości temperaturowego współczynnika rezystancji =0.004 1/^oC jest zgodna z teorią.

1

6

---