Реферат: Электрорадиоматериалы. Методические указания к лабораторным работам
ЭлектрорадиоматериалыМетодические указания к лабораторнымработамСанкт-Петербург
2000
УДК 621.315.4
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Составители: ст. преп. Г. И. Иванова, доценты Г. А.Татарникова, Б. В. Фролов, С.А. Гусев.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Подготовкак переизд.: доценты С.А. Гусев, И.К. Желанкина, Л.Ф. Погромская; под ред.С.А.Гусева.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Электрорадиоматериалы.Методические указания к лабораторным работам./ Под ред. С.А.Гусева. Изд. второепер. и доп.; Балт. гос. техн. ун -т, СПб., 2000, с.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">
Ил. 26, табл. 18.
©
СодержаниеTOC o «1-3»
Работа 1. Исследование электрических свойствпроводниковыхматериалов… PAGEREF_Toc491446131 h 4
1. Краткие сведения изтеории… PAGEREF _Toc491446132 h
2. Описание экспериментальнойустановки… PAGEREF _Toc491446133 h
3. Порядок проведения работы… PAGEREF _Toc491446134 h
4. Оформление отчета… PAGEREF _Toc491446135 h
Работа 2. Исследованиесвойств терморезисторов… PAGEREF_Toc491446136 h 7
1. Краткие сведения из теории… PAGEREF _Toc491446137 h 7
2. Описание экспериментальной установки… PAGEREF _Toc491446138 h
3. Порядок выполнения работы.… PAGEREF _Toc491446139 h
4. Оформление отчета… PAGEREF _Toc491446140 h
Работа З. Исследование свойств варисторов… PAGEREF_Toc491446141 h 11
1. Краткие сведения из теории… PAGEREF _Toc491446142 h
2. Описание экспериментальной установки… PAGEREF _Toc491446143 h
3. Порядок выполнения работы… PAGEREF _Toc491446144 h
4. Оформление отчета… PAGEREF _Toc491446145 h
Работа 4. Исследованиесвойств фоторезисторов… PAGEREF_Toc491446146 h 14
1. Краткие сведения из теории… PAGEREF _Toc491446147 h
2. Описание экспериментальной установки… PAGEREF _Toc491446148 h
3. Порядок проведения работы.… PAGEREF _Toc491446149 h
4. Оформление отчета… PAGEREF _Toc491446150 h
Работа 6. Исследование свойств сегнетоэлектриков… PAGEREF_Toc491446151 h 17
1. Краткие сведения из теории… PAGEREF _Toc491446152 h
2. Описание экспериментальной установки… PAGEREF _Toc491446153 h
3. Порядок выполнения работы… PAGEREF _Toc491446154 h
4. Оформление отчета… PAGEREF _Toc491446155 h
Работа 7.Исследование свойств ферромагнитных материалов… PAGEREF_Toc491446156 h 21
1. Краткие сведения из теории… PAGEREF _Toc491446157 h 21
2. Описание экспериментальной установки… PAGEREF _Toc491446158 h
3. Порядок выполнения работы… PAGEREF _Toc491446159 h
4. оформление отчета… PAGEREF _Toc491446160 h 25
Работа 1. Исследованиеэлектрических свойств проводниковых материалов<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»; letter-spacing:1.5pt">Цель работы:
1) определение удельныхсопротивлений проводниковых материалов низкого и высокого сопротивления и ихзависимости от температуры;
2) определение зависимостивеличины электродвижущей силы термопар от температуры;
3) оценка длины свободногопробега электронов в различных проводниковых материалах.
1. Краткие сведения из теорииОсновные свойствапроводниковых материалов характеризуются величиной удельного сопротивленияэлектрическому току <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; font-variant:small-caps;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-family:Symbol">r
,температурным коэффициентомудельного электрического сопротивления <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r(ТК<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">r), величиной термоэлектродвижущейсилы ЕТ.Наилучшими проводникамиэлектрического тока являются металлы. Механизм протекания тока в металлах,находящихся в твердом или жидком состояниях, обусловлен движением свободныхэлектронов, поэтому металлы являются материалами с электронной электропроводностью.
Электропроводность металловзависит от совершенства кристаллической решетки: чем меньше дефектов имееткристаллическая решетка, тем выше электропроводность. Поэтому чистые металлыобладают наименьшими значениями удельного сопротивления, а сопротивлениесплавов всегда выше сопротивлений металлических компонентов, входящих в их состав.
Металлические проводниковые материалы могутбыть разделены на проводники малого сопротивления (<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">£0,1 мкОм<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×м) – медь, серебро, алюминийи т. д., и проводники (сплавы) высокого сопротивления. Последние в своюочередь делятся на термостойкие сплавы для электронагревательных приборов – нихром,хромаль, фехраль и др., и термостабильные сплавы для образцовых резисторов –манганин, константан.Bсоответствии с электроннойтеорией металлов:
<img src="/cache/referats/9118/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">, (1.1)
где mo= 9,109<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-31 кг, e= 1,602<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10-19 Кл – массапокоя и заряд электрона; <img src="/cache/referats/9118/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"><span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">»105 м/с – средняяскорость теплового движения электронов; no= 1028 м-3— число электронов в единице объема; <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">lср – средняя длина свободного пробега электронов.<img src="/cache/referats/9118/image006.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1135">Величина удельногоэлектрического сопротивления проводников в основном зависит от средней длинысвободного пробега электронов <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">l
ср. С повышением температурыамплитуда колебаний узлов кристаллической решетки увеличивается, средняя длинасвободного пробега электронов уменьшается (рис.1.1), а удельное сопротивлениевозрастает. произведение удельного сопротивленияна величину средней длины свободного пробега электрона является величиной постоянной<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">r<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">lср= а = const.Температурнымкоэффициентом удельного сопротивления <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">a
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r(ТК<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">r)называется относительное изменение удельного сопротивления при изменениитемпературы на один Кельвин (градус):<img src="/cache/referats/9118/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> (1.2)
Зависимость удельногосопротивления от температуры вызывается не только уменьшением длины свободногопробега электронов, но и увеличением линейных размеров проводника. Поэтому <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">rимеет двесоставляющие: <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">r= <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">aR+<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">al, (1.3)где <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
R– температурный коэффициентсопротивления в данном интервале температур; <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">al– температурныйкоэффициент линейного расширения проводника, значения которого приведены втабл. 1.1. У чистых металлов <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">>><span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">al, поэтому для них <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">r<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">»<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">aR. для термостабильных металлических сплавов такое приближениене справедливо.Таблица 1.1
Металлы и сплавы<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
l<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×10-4, K-1 Медь0,167
Константан
0,17
Манганин
0,181
Нихром
0,163
Температурный коэффициентэлектрического сопротивления (ТКR) резистора определяетсявыражением
<img src="/cache/referats/9118/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> (1.4)
<img src="/cache/referats/9118/image012.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1134">где Ro–сопротивление проводникапри температуре То. Производная<img src="/cache/referats/9118/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> определяется покасательной к кривой R(T) (рис.1.2). Для определения производной dR/dT= dR/d<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q
(Т– температурав градусах Кельвина, <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q– в °С) строится зависимость R(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">q)(рис. 1.2). При заданной температуре (точка A)проводится касательная к кривой R(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q), на которой выбирается участокabпроизвольной длины.Производная определяется выражением dR/d<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">»<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">DR<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">/<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">q.экспериментально удельное электрическое сопротивлениеопределяется по формуле:<img src="/cache/referats/9118/image016.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> (1.5)
где R–электрическое сопротивление проводника, S,I– площадь поперечного сечения и длина проводника.
При соприкосновении двухразличных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов.Причиной этого являются неодинаковые значения работ выхода электронов иразличные значения концентрации свободных электронов в соприкасающихся металлах.
Термопаройназывается устройство,содержащее спай двух проводников или полупроводников. Если спай двух металлов Аи В (термопара) имеет температуру T1,асвободные (неспаянные) концы температуру T2, причем T1>T2,то между свободными концамивозникает термо-э.д.с.
<img src="/cache/referats/9118/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1031"> (1.6)
где <img src="/cache/referats/9118/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1032">k=1,381<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">×
10-23 Дж/К –постоянная Больцмана, е – зарядэлектрона, п1, п2– концентрации свободных электронов в соприкасающихся металлах.В термопарах используютпроводники, имеющие большой и стабильный в рабочем диапазоне температуркоэффициент термо-э.д.с.
2. Описание экспериментальной установки <img src="/cache/referats/9118/image022.gif" v:shapes="_x0000_s1133">
Экспериментальнаяустановка изображена на рис. 1.3. Образцы проволочных резисторов R1–R4, изготовленные из меди, константана, манганина инихрома, металлопленочный резистор МЛТ-1 (R5) и термопары ТП1–ТП3 помещаютсяв термостат 1 с термометром 2.Электрическое сопротивление резисторов измеряется омметром 3, э.д.с. термопар – милливольтметром 4. Переключатели П1 и П2размещены на плате 5 и позволяют поочередно подключать к измерителямисследуемые проводники и термопары. Там же приведена таблица с указанием вида, длины и сечения исследуемыхпроводников.
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing: 1.5pt">Внимание:
все измерения по последующим пунктам проводятсяодновременно.3.1. Определение удельного электрического сопротивления проводников и вычисление <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;letter-spacing:1.5pt;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
R, <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; letter-spacing:1.5pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; letter-spacing:1.5pt;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r.Проводники, помещенные в термостат, поочередноподключить к входным зажимам омметра и замерить их сопротивления сначала прикомнатной температуре, а затем при повышении температуры до 90 °С с шагом 10 оС.Результаты измерений записать с максимальной точностью в табл.1.2.
Таблица1.2
проводник
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">q
, oС20
30
40
50
60
70
80
90
медь
R1
<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">r
1<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
R1<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r1 Константан<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">R2
…
<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">…
…
3.2. Определение зависимости термо-э.д.с термопар от температуры.
Одновременно с нагреванием проводников нагреваютсяпомещенные в термостат спаи трех термопар. Холодные концы термопар поочередноподключить переключателем П1к милливольтметру. Значения измеренных термо-э.д.с. занести в табл. 1.3.
Таблица1.3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q
, °СET, мВ
Термопарамедь – константан
хромель – алюмель
хромель – копель
20
…
90
4.Оформление отчета1.<span Times New Roman"">
Привести схемыэкспериментальных установок, данные измерительных приборов и исследуемыхэлементов, а также таблицы измерений.2.<span Times New Roman"">
По данным измерений табл.1.1 построить график зависимости R(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q). По графику R(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q), а также по формулам (1.3),(1.5) рассчитать и занести в таблицу 1.1 значения <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">aR, <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">r, и <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">rдля каждого изисследованных проводников. По данным таблицы 1.1 построить графики зависимостейR(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q), <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">r(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q), <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">aR(<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q)и <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">r<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">).3.<span Times New Roman"">
Рассчитать длины свободногопробега электронов для исследованных проводников при комнатной температуре.4.<span Times New Roman"">
По данным таблицы 1.2 и поформуле (1.6) рассчитать средние значения относительной удельной термо-э.д.с.для исследованных термопар. построить графики зависимостей ЕТ(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q).5.<span Times New Roman"">
Привести краткое описаниеисследованных в работе материалов (химический состав, электрические свойства,области применения).6.<span Times New Roman"">
Дать краткие выводы порезультатам работы.<span Times New Roman",«serif»; letter-spacing:2.0pt">Контрольные вопросы1.<span Times New Roman"">
2.<span Times New Roman"">
3.<span Times New Roman"">
4.<span Times New Roman"">
5.<span Times New Roman"">
6.<span Times New Roman"">
7.<span Times New Roman"">
8.<span Times New Roman"">
Работа 2.Исследованиесвойств терморезисторов<span Arial",«sans-serif»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»;letter-spacing:2.0pt">Цель работы
:а)определение зависимости сопротивления терморезисторов от температуры;
б)определение энергии активации и коэффициента температурной чувствительности полупроводника;
в)оценка величины постоянной времени тепловой инерции терморезисторов;
г)построение динамических вольтамперных характеристик терморезисторов.
1.Краткие сведения из теорииТерморезисторомназывается полупроводниковый резистор, сопротивление которого всильной степени зависит от температуры.
Удельная электрическаяпроводимость полупроводников
<img src="/cache/referats/9118/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> (2.1)
где <img src="/cache/referats/9118/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> – концентрация, <img src="/cache/referats/9118/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1035">
В примесных (n-типа или p-типа)полупроводниках одним из слагаемых в приведенном выражении можно пренебречь.
Подвижность носителей при нагревании изменяетсясравнительно слабо (по степенному закону, <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">~
<img src="/cache/referats/9118/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1036"><span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">~<img src="/cache/referats/9118/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1037"><img src="/cache/referats/9118/image034.gif" v:shapes="_x0000_i1038"><img src="/cache/referats/9118/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1039"> (2.2)
где Nо– коэффициент, зависящий от типа и геометрическихразмеров полупроводника; <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type: symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
Э– энергия активациипримесей (для примесных полупроводников) или ширина запрещенной зоны (длясобственных полупроводников), k–постоянная Больцмана.постоянная В =<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
Э/k носит название коэффициент температурной чувствительности и приводится впаспортных данных на терморезистор. экспериментально коэффициенттемпературной чувствительности определяют по формуле<img src="/cache/referats/9118/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> (2.3)
где Т1и Т2– исходная и конечнаятемпературы рабочего температурного диапазона, R1и R2– сопротивления терморезистора при температуре соответственно Т1и Т2.
<img src="/cache/referats/9118/image040.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1119">На рис. 2.1 приведен графикзависимости сопротивления полупроводникового резистора от температуры.
Чаще всего терморезисторыимеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">a
R.Выпускаются также терморезисторы, имеющие в сравнительно узком интервалетемператур положительный <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">aR и называемые позисторами. При нагревании величина сопротивления терморезисторовубывает, а позисторов возрастает в сотни и тысячи раз. В справочниках значение <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">aRприводится для температуры20 оС. Значения <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">aRтерморезисторов для любойтемпературы в диапазоне 20…150 оС можно определить по формуле:<img src="/cache/referats/9118/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1041"> (2.4)
терморезистор характеризуется определенной тепловой инерцией,зависящей от химических свойств полупроводника и конструкции элемента (площадиизлучающей поверхности). Тепловая инерция оценивается постоянной времени <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">t
– временем, за которое разность между собственной температурой тела итемпературой среды уменьшается в е(2,7183) раз.Еслитерморезистор, имеющий температуру <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q
о, поместить в среду стемпературой <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">qс<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">¹<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">qо,то его температурабудет изменяться с течением времени по показательному закону:<img src="/cache/referats/9118/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1042"> (2.5)
На рис.2.2 показан процессизменения температуры терморезистора при его остывании.
С остыванием терморезисторасопротивление его увеличивается (рис. 2.3). Знание зависимостей R(<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q
)(рис.2.1) и R(t)(рис. 2.3) позволяет, задаваясь значениями R и определяя по кривым рис. 2.1и 2.3 соответствующие им значения <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">qи t, построить зависимость <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q(t)иопределить <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">t.<img src="/cache/referats/9118/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1043">
<img src="/cache/referats/9118/image048.gif" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1118">Различают статическую и динамическую вольтамперные характеристики (ВАХ) терморезистора. Приснятии статической ВАХ ток фиксируется после длительной выдержкитерморезистора при каждом значении напряжения. Динамическая ВАХ показываетреакцию терморезистора на воздействие импульсов напряжения разной величины, ноодинаковой длительности. токфиксируется в конце импульса.
Терморезистор обладает одной статической и семействомдинамических ВАХ, соответствующих рядуфиксированных длительностей <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">D
tимпульсов напряжения. ВАХтерморезистора являются нелинейными. динамическиеВАХ терморезистора приведены на рис. 2.4.При длительности импульса <img src="/cache/referats/9118/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1044"> терморезистор неуспевает нагреться и сопротивление его практически не изменяется с ростомнапряжения. При длительности <img src="/cache/referats/9118/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1045"> терморезисторнагревается, и ВАХ становитсясущественно нелинейной. Чем больше длительность импульса, тем больше ток приодной и той же величине напряжения. Статическая ВАХ соответствует <img src="/cache/referats/9118/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1046">
2. Описание экспериментальной установкиЭксперимент проводится наустановке аналогичной изображенной на рис.1.3. терморезистор помещается в термостат, температура внутрикоторого измеряется термометром или термопарой. Сопротивление резистораизмеряется омметром.
снятие вольтамперныххарактеристик выпол