background image

Paulina Szewczyk 221218                                                                             pon 15:15 

04.05.2015 

 

Ćwiczenie nr. 44 

Pomiar zależności oporu metali i półprzewodników od temperatury 

I. 

Cel ćwiczenia  
 
Celem ćwiczenia jest pomiar oporu elektrycznego metalu i półprzewodnika 
w  funkcji  temperatury  oraz  wyznaczenie  temperaturowego  współczynnika 
oporu metalu i szerokości pasma wzbronionego półprzewodnika. 
 

II. 

Wstęp teoretyczny  
 
Ciała stałe pod względem własności elektrycznych dzielimy na przewodniki, 
półprzewodniki  i  izolatory.  To  co  je  zasadniczo  różni  to  koncentracja 
swobodnych  elektronów,  które  są  nośnikami  prądu.  Mówiąc  swobodny 
elektron mamy na myśli to, że nie jest on związany z konkretnym atomem, 
lecz  może  poruszać  się  w  całej  sieci  krystalicznej.  O  takim  swobodnym 
elektronie mówimy, że znajduje się w paśmie przewodnictwa. 
 

III. 

Wyniki pomiarów i obliczenia  
 
1) 

Wyniki pomiarów  
 

Lp. 

R1 [Ω] 

R2 [Ω] 

R3 [Ω] 

R4 [Ω] 

t [

C

o

T [K] 

91,1 

52,1 

29,3 

111,7 

31,4 

304,55 

78,6 

47,8 

25,4 

113,4 

39,6 

312,75 

66,3 

42,3 

21,2 

115,2 

47,5 

320,65 

55,5 

34,7 

16,3 

117,6 

55 

328,15 

43,8 

29,9 

13,3 

119,7 

63 

336,15 

36,8 

25,5 

10,9 

122 

71 

344,15 

31,4 

22,2 

8,9 

124,2 

79 

352,15 

25,5 

18,8 

7,2 

126,7 

87 

360,15 

 

Lp. 

Ln

R

1

 

Ln

R

2

 

Ln

R

3

 

1000/T 

4,51 

3,95 

3,38 

3,28 

4,36 

3,87 

3,23 

3,2 

4,19 

3,74 

3,05 

3,12 

4,02 

3,55 

2,79 

3,05 

3,78 

3,4 

2,59 

2,97 

3,61 

3,24 

2,39 

2,91 

3,45 

3,1 

2,19 

2,84 

3,24 

2,93 

1,97 

2,78 

 

background image

2)  Obliczenia i wykresy  

 
 
 

 

Wykres 1. Wykres LnR=f(1000/T) dla R1 

 

 

 

 

Wykres 2. Wykres LnR=f(1000/T) dla R2

 

 
 

2,5

3

3,5

4

4,5

5

2,7

2,8

2,9

3

3,1

3,2

3,3

3,4

Ln

R1

1000/T

LnR1=f(1000/T)

2,7

2,9

3,1

3,3

3,5

3,7

3,9

4,1

2,7

2,8

2,9

3

3,1

3,2

3,3

3,4

Ln

R2

1000/T

LnR2=f(1000/T)

background image

                 

 

Wykres 3. Wykres LnR=f(1000/T) dla R3 

 

 

                 

 

Wykres 4. Wykres R=f(t) dla R4

 

 

 

Porównując  równanie  wyznaczonej  prostej  y = ax + b  z  równaniem  na  opór 
metalu  w  funkcji  temperatury   

R(t) = R

0

∗ α ∗ t + R

0

 

można  zauważyć,  że 

zmienna x odpowiada temperaturze t, więc z porównania wynika że a = R

0

∗ α 

b = R

0

 

stąd otrzymujemy α =

a

R

0

 , czyli 

α =

a

b

.  

α = (0,0026±0,00021) 1/K 

1,5

2

2,5

3

3,5

4

2,7

2,8

2,9

3

3,1

3,2

3,3

3,4

Ln

R3

1000/T

LnR3=f(1000/T)

110

112

114

116

118

120

122

124

126

128

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

R [

Ω

]

t [C]

R=f(t)

background image

△ α = ±α {

∆a

a

+

∆b

b

△ α = 0,00021 

  

 

Opór  półprzewodnika  opisany  jest  równaniem    R = R

0

∗ e

Eg

2∗K∗T

  po 

zlogarytmowaniu otrzymujemy 

lnR = 10

−3

E

g

2∗K

1000

T

+ lnR

o

 

Porównując  równanie  wyznaczonej  prostej  y=Ax+B  zauważając  że  1000/T 
odpowiada zmiennej x, szerokość pasma wzbronionego możemy obliczyć ze 

wzoru 

10

−3

E

g

2k

= A, czyli E

g

= 2000 ∗ k ∗ A 

 

           k = 1,3806 10-23 J/K - 

stała Boltzmanna 

 

          

∆E

=   ± {

∆k

k

+

∆A

A

 

R1 

R2 

R3 

(0,44

±0,001) eV 

(0,36

±0,001) eV 

(0,49

±0,001) eV 

 

IV. 

Wnioski  

Błędy  pomiarowe  mogło  spowodować  wiele  czynników  takich  jak  niedokładność 
przyrządów  pomiarowych,  czy  niedokładne  odczytywanie  wartości  z  termometru 
przy ich szybkiej zmianie. Wykresy za równo dla półprzewodników jak i dla metalu 
mają postać linii prostych.