Лабораторный практикум по электричеству и магнетизму. Ч. 2. Алейников Н.М - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

11
Лабораторная работа № 13
ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ
СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
Цель работы : ознакомиться с температурной зависимостью
полупроводникового резистора (термистора) и определить его электрические
параметры , используя преобразование координат .
Введение
Полупроводниковые резисторы , в отличие от металлических , имеют
отрицательный температурный коэфициент сопротивления , т.е. с
увеличением температуры их сопротивление уменьшается . Объясняется это
тем , что электроны в металлах и полупроводниках связаны по - разному. В
металлах большая концентрация свободных электронов, учавствующих в
переносе тока , с температурой практически не изменяется . С увеличением
температуры увеличивается тепловая скорость свободных электронов и число
их столкновений , что приводит к возрастанию электрического сопротивления
металлов.
При нагреваниии полупроводников облегчается отрыв валентных
электронов и превращение их в свободные электроны проводимости, что
приводит к увеличению электронов проводимости и уменьшению
сопротивления полупроводников. Энергия , необходимая для превращения
валентного электрона в электрон проводимости, различна для различных
полупроводников. Например , для чистого монокристаллического кремния ,
свободного от примесей и различного рода дефектов кристаллической
решетки (такой полупроводник называется собственным ), эта энергия
определяется так называемой шириной запрещенной
зоны , которая для кремния составляет примерно 1,1 эВ .
Удельное сопротивление собственного кремния может
достигать 10
6
Ом·м .
Если часть атомов кремния заменена атомами
примеси, например , фосфора, то энергия , необходимая
для превращения связанных с атомами фосфора
электронов в электроны проводимости, определяется
энергией активации примесных атомов. Эта энергия
значительно меньше ширины запрещенной зоны . В
кремнии энергия активации атомов фосфора составляет
0,044 эВ . Удельное сопротивление примесного
полупроводника зависит от концентрации и вида
примеси и значительно меньше сопротивления
собственного полупроводника . Например , для кремния может достигать 10
-3
–
10
-4
Ом·м . Электрическое сопротивление многих полупроводников в неболь-
ших температурных интервалах с температурой изменяется нелинейно
R
t C
0
Рис.1
                                         11
                            Лабораторная работа № 13
        И З У Ч Е НИ Е Т Е М П Е Р А Т У Р НО Й З А В И С И М О С Т И
            С О П Р О Т И В ЛЕ НИ Я П О ЛУ П Р О В О ДНИ К О В

Ц ел ь   работы :       оз наком иться  с    тем пературной    з ависим остью
полупровод никового рез истора (терм истора) и опред елить его электрические
парам етры , использ уя преобраз ованиекоорд инат.

В ведение
      Полупровод никовы е рез исторы , в отличие от м еталлических , им ею т
отрицательны й тем пературны й коэф ициент сопротивления , т.е. с
увеличением тем пературы их сопротивление ум еньш ается . О бъ я сня ется это
тем , что электроны в м еталлах и полупровод никах свя з аны по-раз ном у. В
м еталлах больш ая концентрация свобод ны х электронов, учавствую щ их в
переносе тока, с тем пературой практически не из м еня ется . С увеличением
тем пературы увеличивается тепловая скоростьсвобод ны х электронов и число
их столкновений, что привод ит к воз растанию электрического сопротивления
м еталлов.
      При нагреваниии полупровод ников облегчается отры в валентны х
электронов и превращ ение их в свобод ны е электроны провод им ости, что
привод ит к увеличению электронов провод им ости и ум еньш ению
сопротивления полупровод ников. Энергия , необх од им ая д ля превращ ения
валентного электрона в электрон провод им ости, раз лична д ля раз личны х
полупровод ников. Н априм ер, д ля чистого м онокристаллического крем ния ,
свобод ного от прим есей и раз личного род а д еф ектов кристаллической
реш етки (такой полупровод ник наз ы вается собственны м ), эта энергия
опред еля ется так наз ы ваем ой ш ириной з апрещ енной R
з оны , которая д ля крем ния составля ет прим ерно 1,1 эВ .
У д ельное сопротивление собственного крем ния м ож ет
д остигать106 О м ·м .
      Е сли часть атом ов крем ния з ам енена атом ам и
прим еси, наприм ер, ф осф ора, то энергия , необх од им ая
д ля превращ ения свя з анны х с атом ам и ф осф ора
электронов в электроны провод им ости, опред еля ется
энергией активации прим есны х атом ов. Эта энергия
з начительно м еньш е ш ирины з апрещ енной з оны . В
крем нии энергия активации атом ов ф осф ора составля ет
0,044 эВ . У д ельное сопротивление прим есного                               t0C
полупровод ника з ависит от концентрации и вид а                   Рис.1
прим еси и з начительно м еньш е сопротивления
собственного полупровод ника. Н априм ер, д ля крем ния м ож ет д остигать10-3–
10-4 О м ·м . Электрическое сопротивление м ног их полупровод ников в неболь-
ш их тем пературны х интервалах с тем пературой из м еня ется нелинейно

Страницы