ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE

LABORATORIUM

Ćwiczenie nr 6 :

PÓŁPRZEWODNIKOWE ELEMENTY BEZZŁĄCZOWE

Dawid KLEIN

Łukasz KRASOWSKI

Paweł KLEWICKI

Gr C2/L4

1. Charakterystyka napięciowo-prądowa termistora NTC

Wykres przedstawiający charakterystykę u(i) dla dwóch temperatur otoczenia: temperatury 298K i temperatury 340K, został wykreślony na podstawie pierwszego punktu pomiarowego.

Przebieg charakterystyki dla temperatury pokojowej znacznie odbiega od liniowości. Jest to spowodowane tym, że w temperaturze pokojowej na termistorze NTC wydziela się większa moc niż w temperaturze 340K, więc dużo szybciej uwidacznia się wpływ samonagrzewania. Dla punktu pracy o współrzędnych u = 5 V, i = 77,9 mA, spadek napięcia osiąga wartość maksymalną, a następnie zaczyna maleć ze wzrostem prądu.

W temperaturze 340 K przebieg wykresu jest zgodny z przewidywaniami. Charakterystyka jest liniowa.

2. Wyznaczanie wartości parametrów termistora NTC: R₂₅, B, współczynnika TWR oraz rezystancji statycznej i przyrostowej.

Charakterystyka napięciowo-prądowo termistora NTC, z uwzględnieniem wpływu temperatury na rezystancję, ma postać:

Na podstawie pomiarów z zakresu, gdzie na przebieg charakterystyki nie ma wpływu zjawisko samonagrzewania, można wyznaczyć wartości parametrów R₂₅ i B.

W temperaturze pokojowej (T ≈ 298K) powyższa zależność upraszcza się do postaci:

Biorąc pod uwagę pomiar z zakresu liniowości charakterystyki (u =1V, i =7,4mA), otrzymujemy:

Rozpatrując charakterystykę w temperaturze różnej od pokojowej, można wyznaczyć parametr B:

W zakresie liniowości charakterystyki dla T=340K (u=0,69V; i=31,6mA) otrzymujemy:

K

Współczynnik względnych temperaturowych zmian rezystancji dla termistora NTC jest zdefiniowany następująco:

W temperaturze pokojowej współczynnik TWR badanego termistora ma wartość:

Wykorzystując wykres przebiegu charakterystyk (Wykres 1.) można wyznaczyć wartość rezystancji statycznej i rezystancji przyrostowej w dowolnym punkcie pracy termistora.

Biorąc pod uwagę punkty pracy z zakresu nieliniowego otrzymujemy:

Dla temperatury pokojowej (T=298K) (i=57,7mA u=4,4V):

1. rezystancja statyczna

2. rezystancja przyrostowa

Dla temperatury T=340K (i=70,9mA u=1,32V):

1. rezystancja statyczna

2. rezystancja przyrostowa

3. Charakterystyka napięciowo-prądowa termistora PTC. Wyznaczanie wartości rezystancji statycznej i rezystancji przyrostowej termistora.

Charakterystyka u(i) termistora PTC przedstawiona jest na wykresie 2., sporządzonym na podstawie pierwszego punktu pomiarowego.

Wykorzystując wykres przebiegu charakterystyk (Wykres 2.) można wyznaczyć wartość rezystancji statycznej i rezystancji przyrostowej w dowolnym punkcie pracy termistora. Biorąc pod uwagę punkty pracy z zakresu nieliniowego otrzymujemy:

Dla temperatury pokojowej (T=298K) ( i=135mA u=2,6V):

a) rezystancja statyczna

b) rezystancja przyrostowa

Dla temperatury T=340K (i=33,1mA u=7,24V):

1. rezystancja statyczna

2. rezystancja przyrostowa

4. Charakterystyka prądowo-napięciowa warystora. Wyznaczanie wartości parametrów α oraz K statycznego modelu warystora.

Charakterystyka i(u) warystora jest nieliniowa i może być zapisana w postaci:

gdzie K i α są parametrami modelu warystora.

Charakterystyka prądowo-napięciowa została zmierzona w punkcie 2. doświadczenia, a jej przebieg przedstawia poniższy wykres:

W celu wyznaczenia wartości parametrów K i α tworzymy układ równań z dwóch dowolnie wybranych wartości zmierzonych w 2 punkcie pomiarowym:

P₁ = (329µA; 34,6V)

P₂ = (485 µA; 35,1V)

Układ równań:

1) 325µA=
=> K=

2) 485µA=

27,7

5. Charakterystyka prądowo-napięciowa fotorezystora. Wyznaczanie wartości rezystancji.

Wykres przedstawiający charakterystykę i(u) fotorezystora oświetlonego i nieoświetlonego, został wykreślony na podstawie trzeciego punktu pomiarowego.

Przy braku oświetlenia charakterystyka jest liniowa. Po oświetleniu badanego fotorezystora, ostatni pomiar znacznie odbiega od liniowości (prąd nieoczekiwanie zaczął maleć). Może to być spowodowane tym, że przy wzroście napięć i prądów wydzielana moc elektryczna zbliżyła się do mocy dopuszczalnej badanego elementu.

Rezystancja fotorezystora nieoświetlonego (φ₁ = 0) w punkcie u = 8,6V; i = 0,83mA:

Rezystancja fotorezystora oświetlonego (φ₂ > 0) w punkcie u = 3,8V; i = 0,84mA:

, potwierdzona więc została zależność, że przy wzroście natężenia światła padającego na element, jego rezystancja maleje.

7

---