КЭТ4

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра микро– и наноэлектроники

ОТЧЁТ

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Компоненты электронной техники»

Тема: Исследование нелинейных полупроводниковых резисторов

Студентка гр. 1283		Григорьева В.В.
Преподаватель		Гагарина А.Ю.

Санкт-Петербург

2023г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Исследование параметров нелинейных полупроводниковых приборов: термистора, позистора, варистора.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Терморезистор — это резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления от температуры. Все полупроводниковые терморезисторы можно разделить на термисторы - полупроводниковые терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления и позисторы - полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления.

Температурная зависимость проводимости термистора может быть аппроксимирована уравнением:

где B - коэффициент, характерный для данного термистора. Значение коэффициента температурной чувствительности в соответствии с уравнением выше может быть определено экспериментально по двум значениям проводимости термистора при температурах Т1 и Т₂:

Варистор — это полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения. В лабораторной работе исследуется варистор, изготовленный методом керамической технологии из порошкового карбида кремния со связкой.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Построим статические ВАХ термистора U(I) и позистора I(U) по данным таблицы 4.1.

Рис. 4 График зависимости U(I) для термистора

Рис. 5 График зависимости I(U) для позистора

Построим зависимость сопротивления позистора от температуры по данным таблицы 4.4.

Рис. 6. График зависимости сопротивления позистора от температуры

Построим температурную характеристику термистора, откладывая по оси абсцисс 1/T, а по оси ординат – значения проводимости в логарифмическом масштабе.

Рис. 7. График температурной характеристики термистора

По усреднённой зависимости (прямой линии) получаем

ln σ₁ = – 1948,8 (1/Т) – 1,4489

При значениях T₁ = 303К; T₂ = 313К получаем ln σ₁ = – 7,88058 и ln σ₂ = – 7,6751

Определим коэффициент температурной чувствительности термистора

B = (lnσ₂–lnσ₁) / [(1/T₁) – (1/T₂)] = [ln(σ₂ /σ₁)] / [(1/T₁) – (1/T₂)]

В = 1948,7518 ≈ 1948,8

2. По осциллограмме ВАХ варистора вычислим коэффициент нелинейности варистора при комнатной температуре по формуле

β = R / r = (U / I) (dI / dU)

Р ис. 8 ВАХ варистора при комнатной температуре (t=20 ᵒC)

Статическое сопротивление можно вычислить по закону ома. На нашей диаграмме, по оси абсцисс одна клетка 2 В, по оси ординат одна клетка 5 мВ, находим по закону ома ток 5мВ/100Ом=0,05мА (сопротивление указанно в методичке).

По диаграмме находим статическое сопротивление

R = 6В/0,1мА = 60 кОм.

Дифференциальное сопротивление это dU/dI,

r = 2В/0,075мА = 26,6 кОм.

β = 2,26

3. По осциллограммам ВАХ варистора при разных температурах вычислить ТКС варистора при неизменном напряжении и неизменном токе по формулам:

TKR|_{U = const} = (1/R) · (R' – R) / (T2 – T1);

TKR|_{I = const} = (1/R) · (R″ – R) / (T2 – T1), где R , R' и R" – статические сопротивления, соответствующие различным токам и напряжениям.

Рис. 10 ВАХ варистора при высокой температуре (t=100 ᵒC)

ПРОТОКОЛ НАБЛЮДЕНИЙ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ РЕЗИСТОРОВ

Т аблица 1. Исследование статических ВАХ термистора и позистора

Термистор						Позистор
I, мА	U, В	I, мА	U, В	I, мА	U, В	U, В	I, мА
0	0	6	4,2	11	6,5	0	0
1	0,9	7	5	12	6,6	0,5	3,9
2	1,5	8	5,1	13	7	1	5,8
3	2,5	9	5,8	14	7,1	1,5	9,1
4	3,3	10	6	15	7,1	2	13,5
5	4					2,5	18

Рис. 1. Исследование динамической ВАХ варистора при комнатной температуре

Развёртка X-Y.

Канал X-2 В/дел.

Канал Y-5 мВ/дел.

Р ис. 2. Осциллографирование зависимостей от времени тока через варистор и напряжения на нем

Таблица 2. Температурные характеристики термистора и позистора

t, ᵒC	T, K	1/T, K-1	R1, кОм (термистор)	R2, кОм (позистор)	σ1, мСм	ln(σ1)
20	293	0,0034	4,734	0,221	0,211	-8,463
30	303	0,0033	2,061	0,602	0,485	-7,631
40	313	0,0032	1,809	0,838	0,553	-7,501
50	323	0,0031	1,569	1,498	0,637	-7,358
60	333	0,0030	1,436	2,491	0,696	-7,270
70	343	0,0029	1,307	4,438	0,765	-7,175
80	353	0,0028	1,246	5,902	0,803	-7,128

T = t + 273

σ₁ = 1/ R₁

Рис. 3. Исследование ВАХ варистора при высокой температуре

Р азвёртка X-Y.

Канал X-1 В/дел.

Канал Y-20 мВ/дел.

Выполнили Григорьева В.В., Бабенко Д.П.

Факультет ФЭЛ

Группа № 1283

“____” __________ _____ Преподаватель: Гагарина А.Ю.

9