Politechnika Wrocławska
|
Laboratorium Podstaw Fizyki
Pt. 11:15 - 13:00 |
|
|
Wojciech Misiewicz (176527)
|
Ćwiczenie nr 44 Temat: Zależność oporu w funkcji temperatury dla przewodników i półprzewodników Data: 17.03.2010r. |
|
Prowadzący zajęcia: Dr inż. Monika Borwińska |
Wydział: Chemiczny Kierunek: Technologia Chemiczna Rok: 1 |
Ocena: |
1.) CEL ĆWICZENIA - Pomiar wartości oporu metalu i półprzewodnika w funkcji temperatury oraz wyznaczenie temperaturowego współczynnika rezystancji (oporu) metalu i szerokości przerwy energetycznej w półprzewodniku.
2.) SCHEMAT UKŁADU I PRZYRZĄDY POMIAROWE
3.) OPIS WYKONANIA ĆWICZENIA
Został wykonany pomiar zależności rezystancji metali i półprzewodników w funkcji temperatury. W pierwszej kolejności zmierzono opór przewodnika i półprzewodników dla temperatury 25,5˚C i sukcesywnie zwiększano temperaturę ( o 5 lub 10˚C) aż osiągnięto temperaturę 80˚C. Następnie mierzono temperaturę począwszy od 80˚C obniżając ją ( także o 5 lub 10˚C) aż do 35,5˚C. Na tej wartości pomiar został zakończony.
Przewodnik
t( C ) |
R(Ω) |
ΔR(Ω) |
a[Ω/C] |
Δa[Ω/C] |
b[Ω] |
Δb[Ω] |
α[1/C] |
Δα[1/C] |
Δα/α [%] |
25,5 |
111,1 |
0,43 |
0,29 |
0,01 |
103,42 |
0,33 |
2,80E-003 |
9,70E-005 |
3,46 |
30,4 |
112,4 |
0,74 |
|
|
|
|
|
|
|
35,5 |
113,4 |
0,74 |
|
|
|
|
|
|
|
40 |
114,5 |
0,84 |
|
|
|
|
|
|
|
50 |
117,3 |
0,65 |
|
|
|
|
|
|
|
60 |
120,2 |
0,56 |
|
|
|
|
|
|
|
70 |
123,7 |
1,07 |
|
|
|
|
|
|
|
75 |
125,0 |
0,38 |
|
|
|
|
|
|
|
80 |
126,4 |
0,78 |
|
|
|
|
|
|
|
Tab.1 Tabela danych pomiarowych dla przewodnika
Wykres 1
Półprzewodniki
T ( C ) |
T(K) |
1000/T |
R(Ω) |
Δ R(Ω) |
ln(R) |
Δ ln(R) |
A |
Δ A |
Eg(J) |
Eg(eV) |
Δ Eg(J) |
Δ Eg(eV) |
25,5 |
298,66 |
3,35 |
134,7 |
1,1 |
4,9 |
0,008 |
3,73 |
0,02 |
1,03E-019 |
0,64 |
5,52E-022 |
3,45E-003 |
30,4 |
303,56 |
3,29 |
112,4 |
0,74 |
4,72 |
0,007 |
|
|
|
|
|
|
35,5 |
308,66 |
3,24 |
92,1 |
0,38 |
4,52 |
0,004 |
|
|
|
|
|
|
40 |
313,16 |
3,19 |
78,1 |
0,33 |
4,36 |
0,004 |
|
|
|
|
|
|
50 |
323,16 |
3,09 |
53,7 |
0,86 |
3,98 |
0,016 |
|
|
|
|
|
|
60 |
333,16 |
3 |
37,9 |
1,01 |
3,63 |
0,027 |
|
|
|
|
|
|
70 |
343,16 |
2,91 |
26,92 |
0,1 |
3,29 |
0,004 |
|
|
|
|
|
|
75 |
348,16 |
2,87 |
23,55 |
0,12 |
3,16 |
0,005 |
|
|
|
|
|
|
80 |
353,16 |
2,83 |
19,78 |
0,14 |
2,98 |
0,007 |
|
|
|
|
|
|
Tab.2 Dane pomiarowe dla półprzewodnika 1
Wykres 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25,5 |
25,5+/-0,03 |
134,7 |
134,7+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
30,4 |
30,4+/-0,03 |
112,4 |
112,4+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
35,5 |
35,5+/-0,03 |
92,1 |
92,1+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
40,0 |
40,0+/-0,03 |
78,1 |
78,1+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
50,0 |
50,0+/-0,03 |
53,7 |
53,7+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
60,0 |
60,0+/-0,03 |
37,9 |
37,9+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
70,0 |
70,0+/-0,03 |
26,92 |
26,92+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
75,0 |
75,0+/-0,03 |
23,55 |
23,55+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
80,0 |
80,0+/-0,03 |
19,78 |
19,78+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
Tab.3 Dane pomiarowe dla półprzewodnika 2
Wykres 3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25,5 |
25,5+/-0,03 |
134,7 |
134,7+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
30,4 |
30,4+/-0,03 |
112,4 |
112,4+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
35,5 |
35,5+/-0,03 |
92,1 |
92,1+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
40,0 |
40,0+/-0,03 |
78,1 |
78,1+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
50,0 |
50,0+/-0,03 |
53,7 |
53,7+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
60,0 |
60,0+/-0,03 |
37,9 |
37,9+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
70,0 |
70,0+/-0,03 |
26,92 |
26,92+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
75,0 |
75,0+/-0,03 |
23,55 |
23,55+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
80,0 |
80,0+/-0,03 |
19,78 |
19,78+/-0,03 |
-3,5312 |
0,04 |
14,998 |
2,06 |
Tab.4 Dane pomiarowe dla półprzewodnika 3
3.) Przykładowe obliczenia
1000/T |
ln(R) |
A |
Δ A |
B |
ΔB |
3,35 |
4,9 |
3,73 |
0,02 |
-7,55 |
0,07 |
3,29 |
4,72 |
|
|
|
|
3,24 |
4,52 |
|
|
|
|
3,19 |
4,36 |
|
|
|
|
3,09 |
3,98 |
|
|
|
|
3 |
3,63 |
|
|
|
|
2,91 |
3,29 |
|
|
|
|
2,87 |
3,16 |
|
|
|
|
2,83 |
2,98 |
|
|
|
|
3.) Wnioski
Na podstawie pomiarów można wysunąć wniosek, że oporność przewodnika wraz ze wzrostem temperatury rośnie a rezystancja półprzewodnika wraz ze wzrostem temperatury maleje. Oznacza to, że w wyższej temperaturze przewodnik gorzej przewodzi prąd niż w niskiej temperaturze a w przypadku półprzewodnika sytuacja jest odwrotna czyli lepiej przewodzi prąd wraz ze wzrostem temperatury.