半导体热敏电阻特性的研究.doc

半导体热敏电阻特性的研究实验目的1研究热敏电阻的温度特性。2进一步掌握惠斯通电桥的原理和应用。实验仪器BR-2型半导体热敏电阻测试仪，ZX36电阻箱，温度计，电热杯，热敏电阻。实验原理半导体材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。半导体热敏电阻的基本特性是它的温度特性，而这种特性又是与半导体材料的导电机制密切相关的。由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻也就越小。因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻RT和绝对温度T的关系可表示为 13-1其中常数a不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数b仅与材料的性质有关。常数a、b可通过实验方法测得。例如，在温度T1时测得其电阻为RT1 13-2在温度T2时测得其阻值为RT2 13-3将以上两式相除，消去a得 再取对数，有 13-4把由此得出的b代入13-2或13-3式中，又可算出常数a，由这种方法确定的常数a和b误差较大，为减少误差，常利用多个T和RT的组合测量值，通过作图的方法（或用回归法最好）来确定常数a、b，为此取13-1式两边的对数。变换成直线方程： 13-5或写作 13-6式中，然后取X、Y分别为横、纵坐标，对不同的温度T测得对应的RT值，经过变换后作XY曲线，它应当是一条截距为A、斜率为B的直线。根据斜率求出b，又由截距可求出aeA。确定了半导体材料的常数a和b后，便可计算出这种材料的激活能EbK（K为玻耳兹曼常数）以及它的电阻温度系数 13-7显然，半导体热敏电阻的温度系数是负的，并与温度有关。热敏电阻在不同温度时的电阻值，可用惠斯通电桥测得。如下图13-1，图中标准电阻R1，R2，R及待测电阻RT构成了电桥的四臂，当接通K1，K2时，检流计中有电流流 EEK1K1RTRR2R1GK2图13-1 惠斯通电桥测热敏电阻过，在温度T时，调节电阻R，检流计中无电流流过，这时电桥达到平衡，电桥平衡时有 因此 13-8当时，。改变温度的数值，分别测出对应的电阻，即可得到热敏电阻的温度特性。如图13-2所示。T RT 图13-2 热敏电阻的温度特性热敏电阻直流电源惠斯通电桥电热丝水银温度计容器水Rx 图13-3 实验原理图实验内容用电桥法测量半导体热敏电阻的温度特性。BR-2型半导体热敏电阻测试仪面板如图13-4。1将实验装置接好电路，安置好仪器。将测量的精测和粗测转换开关打向“粗测”，将通和断开关打向“断”。将电压逆时针调到最小。2在容器内盛入水，开启电源开关，在电热丝中通电，对水加热，使水温逐渐上升，温度由水银温度计读出。电阻箱的阻值先放在2K位置。电压调到5V到6V之间。将通和断开关打向“通”，调节电阻箱使检流计基本指向零。再将测量的精测和粗测转换开关打向“精测”，调节电阻箱使检流计不偏转。记下此时温度和电阻箱的阻值。3测试的温度从20开始，每增加5，作一次测量，直到100止。4.实验完毕,停止加热,关闭电源, 将通和断开关打向“断”, 将测量的精测和粗测转换开关打向“粗测”.5. 由于加热时温度上升较快, 所以做实验时,可以先加热到100,然后每降5测一次数.BR-2型半导体热敏电阻测试仪接热敏电阻接ZX36电阻箱电压调节 V通断粗测细测电压表电流表 图13-4 BR-2型半导体热敏电阻测试仪面板数据处理1把实验测量数据填入表中2作RTt曲线。3作lnRT1/T（T273t）直线，求此直线的斜率B和截距A，由此算出常数a和b值，有条件者，最好用回归法代替作图法求常数a和