Wydział Elektroniki Politechniki Wrocławskiej
Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych
Wykonał Grupa -
Ćw. nr 4
Prowadzący Wpływ temperatury na półprzewodnik (termistory) oraz na złącze p - n
Data wykonania Data oddania Ocena WYKAZ PRZYRZĄDÓW :
Multimetr cyfrowy 1331
Multimetr cyfrowy VC-10T
Piec KBC II
Termistor NTC
Tranzystor TG-5
PRZEBIEG ĆWICZENIA :
1. Pomiar charakterystyki rezystancyjno - temperaturowej termistora
Rys. 1. Schemat do wyznaczania charakterystyki RT = f(T) termistora
Piecyk wraz z termistorem nagrzano do temperatury 90°C, wyłączono grzałkę piecyka i mierzono charakterystykę w czasie studzenia. Wyniki pomiarów zamieszczono w tabeli:
T
T
1/T
RT [ °C ]
[ K ]
[ 1/K ]
[ kΩ ]
22
295
0,00339
6,880
90
363
0,00275
0,251
85
358
0,00279
0,334
80
353
0,00283
0,443
75
348
0,00287
0,575
70
343
0,00292
0,766
65
338
0,00296
1,002
60
333
0,00300
1,307
55
328
0,00305
1,651
50
323
0,00310
2,085
45
318
0,00314
2,698
40
313
0,00319
3,570
35
308
0,00325
4,540
Charakterystyka RT = f(1/T) przedstawiona jest na wykresie 1. Wzory i obliczenia:
a) Wyznaczenie R∞
Ponieważ z wykresu 1, zamieszczonego na papierze półlogarytmicznym, nie można odczytać wartość R∞ (ze względu na małe jej wartości) dlatego posłużę się wykresem komputerowym. Na rys. 2 przedstawiono również charakterystykę RT = f(1/T) wraz z równaniem prostej (krzywej logarytmicznej, ponieważ oś rzędnych zlogarytmowano), która określa zależność rezystancji termistora od temperatury. Zależność ta jest określona wzorem:
(…)
… napięcia wynosi -0,8 mV/°C.
Ostatecznie dU/dT = -0,8 mV/°C.
WNIOSKI I UWAGI:
W pkt. 1 ćwiczenia badaliśmy zależność rezystancji termistora NTC (o ujemnym temperaturowym współczynniku rezystancji). Z charakterystyki R = f(1/T) widzimy, że wraz ze wzrostem temperatury rezystancja termistora maleje. Szybkość zmian określa nam stała materiałowa B, której wartość wynosi 5405,45 K. W celu wyznaczenia…
… pokojowej wyniósł -6,2%/K, co może być porównywalne z rzeczywistą wartością równą -7%/K dla krzemu. W pkt. 2 ćwiczenia badaliśmy zależność prądu w kierunku zaporowym i napięcia w kierunku przewodzenia od temperatury złącza germanowego (złącze B - C tranzystora). Z charakterystyki lg I = f(1/T) widzimy, że wartość prądu wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Szerokość pasma zabronionego wyznaczona…
….
Czyli ostatecznie R∞ = 103,5819 [nΩ].
Rys. 2. Charakterystyka RT = f(1/T) termistora NTC
b) Wyznaczenie stałej materiałowej B
W celu wyprowadzenia wzoru na B skorzystamy z zależności rezystancji termistora od temperatury. Ponadto z prostoliniowego odcinka charakterystyki weźmiemy dwa punkty o odpowiednich współrzędnych (1/T1, RT1) i (1/T2, RT2). Zależność rezystancji od temperatury dla termistora ma postać:
.
Dla punktów z charakterystyki wzór ten będzie miał postać:
.
Logarytmując powyższe wzory otrzymujemy:
.
Następnie odejmując od równania drugiego równanie pierwsze otrzymamy:
.
Po czym otrzymujemy ostatecznie wzór na B:
.
Do obliczeń przyjmuję następujące punkty:
RT1 = 0,4 [kΩ], 1/T1 = 2,824⋅10-3 [1/K]
RT2 = 4,0 [kΩ], 1/T2 = 3,250⋅10-3 [1/K]
i otrzymuję stałą materiałową B równą:
Czyli ostatecznie B = 5405,16…
… [K].
Posługując się, tak jak przy wyznaczaniu rezystancji R∞, wykresem komputerowym i otrzymanym wzorem widzimy, że otrzymaliśmy ten sam wynik (B odczytane z wykresu wynosi 5405,45). Małe różnice otrzymane w dziesiątych częściach wynikają z niedokładności odczytania danych z wykresu.
c) Wyznaczenie temperaturowego współczynnika rezystancji αT w temperaturze otoczenia (22 °C)
W celu wyprowadzenia…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)