Activitat 3 - El meu punt de vista PDF

Preview

Summary

Activitat Pràctica 3: Propietats elèctriques dels materialsObjectius 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 semico...

Description

Activitat Pràctica 3: Propietats elèctriques dels materials 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

Material necessari pel treball al laboratori -

Bobina de coure esmaltat

-

Resistència amb coeficient negatiu de temperatura (NTC)

-

Dos Òhmmetres digitals (tèsters)

-

Termòmetre

-

Got de precipitat de 600 mL

-

Calefactor elèctric

-

Cables i pinces de cocodril per les connexions.

Activitat Tenim dos mostres de materials: una bobina de coure esmaltat i una resistència feta d’un material semiconductor.

Per tal d’observar i mesurar com varia la seva resistència elèctrica amb la temperatura, suposem que anem al laboratori i fem el següent muntatge: i.

Connectem cables amb pinces de cocodril a les connexions de les dues peces.

ii. iii.

Connectem un tèster a cada materials pels altres extrems de cables. Omplim d’aigua el vas de precipitats. Submergim la bobina i la resistència al vas. Hi afegim el termòmetre.

iv.

v.

Col·loquem el vas damunt la placa calefactora

Engeguem els tèsters ajustant els commutadors a la posició d’Ohms i en l’escala adequada. Posem en marxa la placa calefactora.

vi.

Anem escalfant. Començant a temperatura ambient, mesurem i anotem regularment (per exemple cada 5ºC) la temperatura de l’aigua i la resistència elèctrica que indiquen els tèsters pels dos materials; fins a tenir unes 8-10 mesures.

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

Tractament de les dades experimentals (base del informe a realitzar) 1. Representeu en gràfiques separades les variacions de la resistència elèctrica del coure i del semiconductor (eix Y) davant la temperatura (eix X). Observeu la diferència qualitativa de comportament.

2. Ajusteu les gràfiques: amb una recta de regressió la primera, i amb una funció exponencial la segona. Anoteu les equacions que s’obtenen, així com el coeficient de correlació corresponent. 3. Tenint en compte les explicacions i les expressions vistes en les classes teòriques, determineu el valors de R0 i T pel metall (resistència a 0ºC i coeficient tèrmic de resistivitat, respectivament). 4. Determineu la magnitud del “band gap”, o interval prohibit d'energies (Eg), pel semiconductor. En aquest cas, necessitareu fer també la gràfica del logaritme de la conductància, ln(1/R) front l’invers de la temperatura, 1/T. 5. Compareu, pel coure, els valors obtinguts experimentalment amb els que es poden trobar a la literatura. Comproveu que el band

gap obtingut pel

semiconductor és coherent amb els valors característics dels semiconductors intrínsecs, ja siguin elementals o compostos. Indiqueu la font consultada. 6. Redacteu un breu paràgraf de conclusions

Gràfica Resistència envers la Temperatura Bobina de Coure esmaltat 25

Resistència (Ohms)

20

17

18,4

18,7

19,2

19,3

19,7

20

20,3

20,6

21

15 10 5 0 20

30

40

50

60

70

80

T (ºC)

Logaritme de la conductància front l'invers de la temperatura 0 0,01

0,015

0,02

0,025

-1

Ln(1/R)

-2 -3 -4 -5 -6 Invers de la temperatura (ºC)^-1

0,03

0,035

Gràfica Resistència envers la Temperatura Resistència semiconductor 250

223 185

200 Resistència (Ohms)

f(x) = 502,579676115191 exp( − 0,033911124256303 x )

152 150

128 105 90

100

76,5

66,9

54,5

49,1

50

0 20

30

40

50 T (ºC)

60

70

80

Conclusions: Aquest apartat serà molt una opinió personal, llavors no puc dir que tothom pensi com jo. Bé, treballant amb les dades de la pràctica que ens han proporcionat i utilitzant les fórmules i els conceptes de teoria a més a més amb conceptes d’internet, he arribat a unes conclusions, desde el meu punt de vista bastant coherents i correctes si parlem en de resultats i gràfiques. En la pràctica ens fan calcular i representar els següents conceptes: - Dos gràfiques separades per cada objecte on podem veure el canvi de resistència elèctrica en Ohms envers el canvi de temperatura i a més a més podem veure les respectives rectes de regressió i funció exponencial de cada material. - Resistència a 0ºC i el coeficient tèrmic de resistivitat per a la bobina de Coure esmaltat. - El “band gap”, o interval prohibit d'energies (Eg), pel semiconductor juntament amb una gràfica del logaritme de la conductància front a l’invers de la temperatura. I com no ens ho fan comparar amb els resultats reals o que hi ha a la literatura per extreure conclusions. Per tant : Primer he fet alguna observació a les gràfiques on vec que les representacions no formen unes funcións lineals i per tant dedueixo que no hi haura constants comunes per tots els càlculs sinó que tindràn alguna variació. Efectivament més endavant fent els càlculs de resistència elèctrica i coeficient tèrmic de resistivitat vec que no podria utilitzar-los per calcular altres paràmetres en les mateixes condicions ja que no hi ha lianeitat. Això ho “solucionem” fent la recta de regressió i la funció exponencial on ens genera una funció aproximada que podem utilitzar per calcular valors de resistències o altres paràmetres i ens donaria un resultat aproximat però correcte. Als següents càlculs ens demanen el “band gap” cosa que per calcular hem de comparar moltes fórmules i substituïr dins d’una fórmula altres que fan possible l’aïllament del terme Eg, per al seu càlcul. Aquest resultat ens el fan comparar amb el vertater valor que del “band gap” per puguer classificar el nostre semiconductor entre intrínsec o extrínsec. Efectivament ens dóna un valor < 2 eV i el podem classificar com semiconductor intrínsec. Aquest valor de classificació l’he tret dels apunts del professor i ho relaciono ja que és una característica típica dels semiconductors intrínsecs. Fins aquí les meves conclusions....