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半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻-溫度特性周葦東南大學(xué)物理系引言:半導(dǎo)體熱敏電阻在日常的生活和科研中有很重要的應(yīng)用.熱敏電阻熱敏電阻溫度計(jì)溫控開關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用惠斯通電橋測(cè)電阻了解熱敏電阻的電阻溫度特性,掌握其測(cè)定方法學(xué)習(xí)使用origin軟件處理數(shù)據(jù),并運(yùn)用到以后實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理中實(shí)驗(yàn)原理:半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻———溫度特性
某些金屬氧化物半導(dǎo)體的電阻與溫度的關(guān)系滿足RT=R∞eB/T(1)RT式中是溫度T時(shí)的熱敏電阻阻值,R∞是T趨于無窮時(shí)的熱敏電阻阻值,B是熱敏電阻的材料常數(shù),T為熱力學(xué)溫度。熱敏電阻對(duì)溫度的變化反應(yīng)的靈敏度一般由電阻溫度系數(shù)α來表示。根據(jù)定義,電阻溫度系數(shù)可由式(2)來決定:
(2)y=a+bx由最小二乘法可得,截距a和斜率b.對(duì)本實(shí)驗(yàn)上式兩邊取自然對(duì)數(shù),得用lnRT和1/T做線性擬合,斜率為B,截距為lnR∞直線擬合原理實(shí)驗(yàn)原理:惠斯通電橋的工作原理
圖1惠斯通電橋原理圖實(shí)驗(yàn)原理:,和R0都已知,Rx即
惠斯通電橋的原理如圖1所示。四個(gè)電阻R0、R1、R2和Rx組成一個(gè)四邊形,其中Rx就是待測(cè)電阻。A和C之間接上電源;B和D之間接入檢流計(jì)G。當(dāng)B和D亮點(diǎn)電勢(shì)相等時(shí),G中無電流通過(指針不偏轉(zhuǎn)),電橋達(dá)到了平衡。平衡時(shí)必有
可求出。R0為標(biāo)準(zhǔn)可變電阻,稱電橋的比率臂。實(shí)驗(yàn)儀器:工作電壓、量程注意:對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器上的所有調(diào)節(jié)旋鈕,其調(diào)節(jié)方法均為點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵逆時(shí)針轉(zhuǎn),點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵順時(shí)針轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)過程:連線測(cè)量打開穩(wěn)壓電源,根據(jù)惠斯通電橋的額定工作電壓,選擇穩(wěn)壓電源的輸出電壓。
檢流計(jì)解鎖,短路調(diào)零實(shí)驗(yàn)過程:返回實(shí)驗(yàn)桌數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)過程:測(cè)量接著進(jìn)入測(cè)量頁面,測(cè)量時(shí)保持溫度計(jì)、檢流計(jì)和記錄本處于同一頁面。記錄下室溫(20.0度)時(shí)的熱敏電阻的阻值(約500.0Ω)。加熱每隔5度記錄一次阻值,直到85度降溫記錄各降溫過程中所對(duì)應(yīng)的阻值機(jī)器記錄的同時(shí)及時(shí)在紙上記錄數(shù)據(jù),防止系統(tǒng)崩潰實(shí)驗(yàn)過程:注意:由于實(shí)驗(yàn)考慮了電功率和散熱因數(shù),所以功率過高則升溫太快,來不及記錄數(shù)據(jù);功率過低則升溫過慢,浪費(fèi)時(shí)間。同樣降溫時(shí)也不要立刻關(guān)閉電源,而是通過逐漸降低功率來控制溫度。參考:升溫:20度:功率調(diào)節(jié)器關(guān)閉降溫:85以上-70:300w20-35度:100w70-55:200w35-45度:200w55-40:100w45-60度:300w40-20:關(guān)閉功率調(diào)節(jié)器60-75度:400w75度以上:500w
熱敏電阻的阻值大于100Ω時(shí),選用的倍率0.1,當(dāng)阻值降到100Ω以下時(shí),選用倍率0.01.
Origin7.5處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)線性擬合報(bào)告樣圖:注意:每幅圖都要進(jìn)行簡(jiǎn)單說明和討論,標(biāo)明橫縱坐標(biāo)的含義。最后交上來的實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包含3幅圖和一個(gè)Excel數(shù)據(jù)表格.R-T圖報(bào)告樣圖:α-T曲線報(bào)告樣圖:選作內(nèi)容——非線性擬合法求B,R∞有興趣和精力的同學(xué)可以選作,有加分!報(bào)告要求不得抄襲數(shù)據(jù),偽造數(shù)據(jù),如有發(fā)現(xiàn),分?jǐn)?shù)記為零原始數(shù)據(jù)以列表的形式記錄在報(bào)告上,經(jīng)老師檢查并簽字將Excel表格的數(shù)據(jù)打印出來貼在報(bào)告上三幅圖像需打印,并裁剪
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