TEMAT : WYZNACZANIE SZEROKOŚCI PRZERWY ENERGETYCZNEJ PÓŁPRZEWODNIKA METODĄ TERMICZNĄ (TERMISTOR)
Wstęp teoretyczny:
Półprzewodniki obejmują obszerną grupę materiałów, które ze względu na przewodnictwo elektryczne zajmują miejsce między metalami a izolatorami.
Przewodnictwo elektryczne półprzewodników zgodnie z teoria pasmową związane jest z ruchem dziur w paśmie walencyjnym i elektronów w paśmie przewodnictwa.
Wykres poziomów energetycznych półprzewodnika charakteryzuje obecność przerwy energetycznej, która oddziela pasmo walencyjne od pustego pasma przewodnictwa. Jej szerokość dla półprzewodników jest mała. Ze wzrostem temperatury część elektronów zostaje wzbudzona do pasma przewodnictwa. Natomiast w paśmie walencyjnym powstaje taka sama liczba dodatnich nośników prądu-dziur.
Związek między przewodnictwem właściwym σ półprzewodnika a temperaturą T opisuje wzór:
gdzie: σ0- stała materiałowa o wymiarze elektrycznego przewodnictwa właściwego
ΔE- energia aktywacji k- stała Boltzmanna
T- temperatura
Opór elektryczny półprzewodnika w funkcji temperaturowej przedstawia zależność:
Po logarytmowaniu otrzymuje się zależność pomiędzy logarytmem naturalnym oporu półprzewodnika a energia aktywacji:
Stanowisko pomiarowe:
W układzie pomiarowym materiał półprzewodnika obecny jest w termistorze. Stanowisko składa się z dwóch termistorów umieszczonych w aluminiowym bloczku, wyznacza się szerokość przerwy dla każdego z termistorów osobno. Bloczek aluminiowy jest podgrzewany przy pomocy tranzystora bipolarnego. Natężenie prądu płynącego przez tranzystor regulowane jest przy pomocy potencjometru. Do pomiaru temperatury wykorzystano czujnik temperatury połączony z miernikiem cyfrowym. Oporność termistorów są mierzone za pomocą mierników cyfrowych.
Przebieg ćwiczenia:
OGRZEWANIE TERMISTORÓW
CHOODZENIE BLOCZKA
T(°C)
T(K)
R1(kΩ)
R2(kΩ)
26
299,15
18,55
28,4
29,1
302,25
16,54
24,97
32
305,15
14,32
21,86
35
308,15
12,42
19,78
38,1
311,25
10,86
17,47
41,2
314,35
9,2
15,5
44
317,15
8,45
14
47
320,15
7,46
12,48
50,1
323,25
6,59
11,19
53,1
326,25
5,84
10,03
56,2
329,35
5,19
9,07
59,2
332,35
4,61
8,18
62,1
335,25
4,13
7,36
65,2
338,35
3,743
6,65
68
341,15
3,392
6,06
71,1
344,25
3,029
5,47
74,1
348,25
2,727
4,97
77
...
zoonta