To tylko jedna z 3 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
1 Ćwiczenie 31 Wyznaczanie temperaturowego współczynnika rezystancji I. Zagadnienia do samodzielnego opracowania 1. Model pasmowy ciała stałego - mechanizm przewodnictwa elektrycznego metali półprzewodników. 2. Wpływ temperatury na oporność elektryczną. II. Wprowadzenie Zgodnie ze statystyką Fermi-Diraca w półprzewodnikach niesamoistnych zależność koncentracji nośników prądu od temperatury wyraża się wzorem: • dla elektronów − = kT E n n ∆ exp 0 (1a) • dla dziur − = kT E p p ∆ exp 0 (1b) gdzie: E ∆ - szerokość pasma wzbronionego, k - stała Boltzmana, T – temperatura. Przewodnictwo właściwe σ jest proporcjonalne do koncentracji nośników: ( ) p n p n e µ µ σ + = (2) gdzie: n µ i p µ - ruchliwości elektronów i dziur. Ruchliwość nośników zależy od temperatury. Zależność tę można pominąć, gdyż wpływ temperatury na koncentrację nośników jest znacznie większy. Przewodnictwo właściwe opiszemy zależnością: − = kT E ∆ σ σ exp 0 (3) gdzie: ( ) p n p n e µ µ σ 0 0 0 + = Ponieważ przewodnictwo właściwe jest odwrotnością oporu właściwego ρ σ 1 = , to: = kT E ∆ ρ ρ exp 0 Zależność tego samego typu musi spełniać opór półprzewodnika = kT E R RT ∆ exp 0 (4) Inną zależność temperaturową oporności wykazują metale. Ruchliwość nośników prądu (elektronów) maleje ze wzrostem temperatury, a więc opór właściwy metali zwiększa się. Zależność oporu metalu od temperatury w przybliżeniu opisuje funkcja: ( ) t R R α + = 1 0 (5a) gdzie: 0 R - opór przewodnika w temperaturze C 00 , 2 R - opór przewodnika w temperaturze C] [ o t , α - temperaturowy współczynnik oporu. Z równania (5a) po przekształceniu możemy obliczyć: t R R R 0 0 − = α (5b) Dla materiałów półprzewodnikowych zależność oporu od temperatury opisuje zależność (4). Ogólnie przebieg tej charakterystyki może być opisany zależnością:
(…)
…)
RT d T
T2
Aby wyznaczyć wartość B, zlogarytmujemy wzór (6). Otrzymamy:
1
ln RT = ln A + B ⋅
(8)
T
Jest to równanie liniowe. Współczynniki A i B można wyznaczyć z wykresu
ln RT = f (1 / T ) wykorzystując metodę najmniejszych kwadratów.
III. Wykonanie ćwiczenia
1. Połączyć obwód elektryczny
przedstawionego na rys. 1.
układu
pomiarowego
według
schematu
termometr
V
µA
termistor
termostat
dzielnik
napiêcia
U1
U2
Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do wyznaczania zmiany rezystancji wraz z temperaturą
2. Zmierzyć temperaturę panującą w komorze termostatu, w miejscu gdzie znajduje się
badany element.
3. Regulując dzielnikiem napięcia ustawić takie napięcie wyjściowe U, by wskazania
mikroamperomierza mieściły się w zakresie 1 / 3 skali miernika. Zanotować
w tabelce wartości napięcia i natężenia prądu płynącego przez badany element
w temperaturze otoczenia.
4. Włączyć grzejnik termostatu i przeprowadzić pomiary natężenia prądu ( U = const )
w zależności od temperatury (zmieniając temperaturę np. co 5 0 C ).
5. Biorąc pod uwagę klasę używanych mierników oraz własną dokładność
odczytywania mierzonych wartości oszacować błędy ∆U , ∆ I , ∆T .
Tabela pomiarowa
2
U
[ ]
6.
7.
8.
9.
T
[ ]
1/T
[ ]
I
[ ]
R
[ ]
ln…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)