WSTĘP TEORETYCZNY-termistor, Biotechnologia, Fizyka, Labolatorium

Pobierz cały dokument wstep.teoretyczny.termistor.biotechnologia.doc Rozmiar 84 KB

Fragment dokumentu:

WSTĘP TEORETYCZNY

Prawdopodobieństwo obsadzenia poziomu energetycznego o wartości W, określa funkcja rozkładu Fermiego - Diraca:

gdzie: W_F - energia Fermiego, k - stała Boltzmana

Iloczyn koncentracji nośników ładunku nie zależy od położenia poziomu Fermiego, od tego czy są w półprzewodniku domieszki, czy nie, ani od defektów sieci krystalicznej.

Ruchliwość nośników zależy od mechanizmu rozpraszania ich energii:

• Na drganiach cieplnych sieci (fononach).

• Na jonach domieszek.

• Na centrach neutralnych (np. dyslokacjach sieci)

Przewodność właściwa półprzewodników:

Gdzie: W_g - przerwa energetyczna, k - stała Boltzmana

W niskich temperaturach - przewodność jest stała bo nie zachodzi termiczna generacja par elektron - dziura, koncentracja zjonizowanych domieszek zależy od temperatury.

W średnich temperaturach (-150°C do +75°C dla Ge i -100°C do +150°C dla Si ), przewodność dalej jest stała, ale prawie wszystkie domieszki są zjonizowane.

W wysokich temperaturach zachodzi generacja par elektron - dziura a przewodnictwo zmienia się tak jak dla półprzewodnika samoistnego: T↑ n_i↑↑ μ_n↓ ⇒ σ↑⇒γ↓.

Gdzie: T - temperatura, n_i - koncentracja nośników, μ_n - ruchliwość, σ - przewodność właściwa, γ - opór właściwy.

Termistor to urządzenie półprzewodnikowe wykorzystujące zmiany oporności przy zmianie temperatury.
, gdzie: R_∞ - opór w temperaturze zmierzającej do nieskończoności, R_T - opór w danej temperaturze T, B - stała materiałowa (
).

Temperaturowy współczynnik oporności określa względną zmianę oporu, przy zmianie temperatury o 1deg.

Termistory przeważnie mają ujemny współczynnik oporności. Termistory o dodatnim współczynniku oporności wykonuje się głównie z tytanianu baru i jego roztworów stałych, dobierając odpowiedni skład związków można uzyskać termistory o współczynniku 50%/°C.

OPIS METODY POMIARU

1. Łączymy obwód.

2. Zmieniając temperaturę kąpieli olejowej co 3°C, w zakresie od 32°C do 59°C -mierzymy oporność termistorów.

3. Rysujemy wykresy R = f (T) i ln (R) = f (T^-1)

4. Obliczamy regresję liniową ln (R) = BT^-1 , wiedząc, że
   obliczamy szerokość przerwy energetycznej i przeprowadzamy rachunek błędów.

OBLICZENIA

Metodą regresji liniowej obliczam współczynnik B:

Ln ( R ) = BT^-1

y = ax + b

Dla pierwszego termistora: y = (3,5 ± 0,4)10³ x + (-8,62 ± 0,14)

Dla drugiego termistora: y = (3,5 ± 0,4)10³x + (-9,37 ± 0,15)

Korzystając z zależności:
, gdzie: W_g - szerokość przerwy energetycznej termistora k - stała Boltzmana (1,380651×10^-23 [ JK^-1 ]

Pobierz cały dokument wstep.teoretyczny.termistor.biotechnologia.doc rozmiar 84 KB