Act 3 CIencies - Conductivitat electrica PDF

Preview

Summary

Conductivitat electrica...

Description

Activitat Pràctica 3: Propietats elèctriques

Tronc comú de les enginyeries 09/05/2021

Objectius Observar la variació de la resistència elèctrica de metalls i semiconductors amb la temperatura. Obtenir, a partir de dades experimentals, alguns dels paràmetres característiques de les propietats elèctriques de metalls i semiconductors.

Recull de dades experimentals Suposem que els resultats obtinguts són els següents: T(ºC) 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

Rbobina (Ohm) 17 18,4 18,7 19,2 19,3 19,7 20 20,3 20,6 21

Rsemicond (Ohm) 223 185 152 128 105 90 76,5 66,9 54,5 49,1

1

Tractament de les dades experimentals 1. G r à f i c s

R en front de la Temperatura 22

Rbobina (Ohm)

21 20

f(x) = 0.08 x + 15.84 R² = 0.93

19 18 17 16 15 25

30

35

40

45

50

55

60

65

T(ºC)

70

2. E q u a c i o n s

i correlacions Rbobina (Ohm) = 0,0754T + 15,839 R² = 0,9337 → R = 0.96628 una correlació molt forta. Rsemicond (Ohm) = 502,58e-0,034T R² = 0,997 → R = 0,9985 una correlació quasi perfecta.

3. Determinar el valors de R0 i αT pel metall Rbobina (Ohm) = 0,0754T + 15,839 per tant, si T=0, R0 = 15,839 Ω·m R = R0 · (1+ αT·T) → αT = (R- R0)/ (R0·T) = (R- R0)/T ·1/R0 → → αT = pendent / R0 = 0,0754/15,839 = 0,00476 ºC-1

4. Determinar la magnitud del “band gap” (E g)

2

ln(1/R) front l’invers de la temperatura, 1/T -3 0.01

0.02

0.02

0.03

0.03

0.04

0.04

0.05

-3.5

-4 f(x) = − 59.31 x − 3.22 -4.5

-5

-5.5

-6

GRAFIC INCORRECTE, S’HA DE FER AMB 1/T EN KELVINS, NO CELSIUS 1/T 0,04 0,033333333 0,028571429 0,025 0,022222222 0,02 0,018181818 0,016666667 0,015384615 0,014285714

Ln(1/Rsemicond) -5,407171771 -5,220355825 -5,023880521 -4,852030264 -4,65396035 -4,49980967 -4,337290741 -4,203198967 -3,998200702 -3,893859035

Per calcular Eg σ =C· e

−Eg 2 k BT

→

)→ → ln ( σ )=ln (C·e −Eg 2 kB T

3

Eg · ln ( e ) → 2kBT → ln ( σ )=ln¿

( C )−¿

→ ln ( σ )=ln ( C ' )−

Eg 2 k BT

Per tant, per un punt on coneixem totes les dades excepte Eg podem trobar el seu valor.

( C' ) −23 −ln ( σ )−ln ¿=Eg =2· 1,38 ·10 · T·(−ln ( σ )+3,2233) ¿ 2 k B T· ¿

Trobo que aquest càlcul es erroni, ja que Eg augmenta a mesura que augmenta la temperatura, cosa que es contrària al fenomen físic real.

CALCUL ERRONI,

−E g =PENDENT DEL GRAFIC ERRONI 2k B

5. Comparar amb dades reals Per les dades del coure (R 0 = 15,839 Ω·m i αT = 0,00476 ºC-1), hauríem de saber la secció i longitud del coure per veure si la resistència és correcta. El coeficient de temperatura del coure real a 20ºC és 3,9 x 10-3. És un valor del qual no es allunyem molt però en càlculs provocaria un canvi significatiu als resultats. Pel que fa al semiconductor no he trobat cap semiconductor amb aquestes característiques (6,885·10-20 J= 0,43 eV).

4

6. Conclusions Mesurar les propietats de materials amb comportaments més simples és més fàcil, per tant els resultats del coure són acceptables però els del semiconductor en el meu cas són erronis. He pogut veure que el comportament explicat a la teoria és tal i com funciona a la vida real

5...