Материалы электронной техники.-1
.pdf
11
Таблица 3.1 – Экспериментальные и расчетные результаты
T,°C |
R, Ом |
ρ, мкОм*м |
αρ, град–1 |
|
|
|
|
20 |
0,36 |
0,01696 |
0,00413 |
|
|
|
|
25 |
0,37 |
0,01744 |
0,00401 |
|
|
|
|
30 |
0,38 |
0,01791 |
0,00391 |
|
|
|
|
35 |
0,39 |
0,01838 |
0,00381 |
|
|
|
|
40 |
0,39 |
0,01838 |
0,00381 |
|
|
|
|
45 |
0,40 |
0,01885 |
0,00371 |
|
|
|
|
50 |
0,41 |
0,01932 |
0,00362 |
|
|
|
|
55 |
0,42 |
0,01979 |
0,00354 |
|
|
|
|
60 |
0,42 |
0,01979 |
0,00354 |
|
|
|
|
65 |
0,43 |
0,02026 |
0,00345 |
|
|
|
|
70 |
0,44 |
0,02073 |
0,00338 |
|
|
|
|
75 |
0,45 |
0,02121 |
0,00330 |
|
|
|
|
80 |
0,46 |
0,02168 |
0,00323 |
|
|
|
|
85 |
0,46 |
0,02168 |
0,00323 |
|
|
|
|
90 |
0,47 |
0,02215 |
0,00316 |
|
|
|
|
95 |
0,48 |
0,02262 |
0,00309 |
|
|
|
|
100 |
0,49 |
0,02309 |
0,00303 |
|
|
|
|
105 |
0,50 |
0,02356 |
0,00297 |
|
|
|
|
110 |
0,50 |
0,02356 |
0,00297 |
|
|
|
|
115 |
0,51 |
0,02403 |
0,00291 |
|
|
|
|
120 |
0,52 |
0,02450 |
0,00286 |
|
|
|
|
125 |
0,53 |
0,02498 |
0,00280 |
|
|
|
|
130 |
0,53 |
0,02498 |
0,00280 |
|
|
|
|
135 |
0,54 |
0,02545 |
0,00275 |
|
|
|
|
140 |
0,55 |
0,02592 |
0,00270 |
|
|
|
|
145 |
0,56 |
0,02639 |
0,00265 |
|
|
|
|
150 |
0,57 |
0,02686 |
0,00261 |
|
|
|
|
155 |
0,57 |
0,02686 |
0,00261 |
|
|
|
|
160 |
0,58 |
0,02733 |
0,00256 |
|
|
|
|
165 |
0,59 |
0,02780 |
0,00252 |
|
|
|
|
170 |
0,60 |
0,02827 |
0,00248 |
|
|
|
|
175 |
0,61 |
0,02875 |
0,00244 |
|
|
|
|
180 |
0,61 |
0,02875 |
0,00244 |
|
|
|
|
185 |
0,62 |
0,02922 |
0,00240 |
|
|
|
|
190 |
0,63 |
0,02969 |
0,00236 |
|
|
|
|
195 |
0,64 |
0,03016 |
0,00232 |
|
|
|
|
200 |
0,64 |
0,03016 |
0,00232 |
|
|
|
|
205 |
0,65 |
0,03063 |
0,00229 |
|
|
|
|
210 |
0,66 |
0,03110 |
0,00225 |
|
|
|
|
215 |
0,67 |
0,03157 |
0,00222 |
|
|
|
|
220 |
0,68 |
0,03204 |
0,00218 |
12
Рисунок 3.1 – Зависимость удельного сопротивления от температуры (точки) и линия тренда (сплошная линия)
Рисунок 3.2 – Зависимость температурного коэффициента удельного сопротивления от температуры
13
4 ВЫВОДЫ
4.1Удельное сопротивление образца линейно возрастает при увеличении температуры от 20 до 220 С.
4.2Температурный коэффициент удельного сопротивления уменьшается при увеличении температуры в том же диапазоне.
4.3При температуре 20 С удельное сопротивление образца ρ = 0,01696 мкОм м, температурный коэффициент удельного
сопротивления |
= 0,00413 град-1. |
4.4 Материал образца — медь (справочные данные: ρ = 0,0168 мкОм м, = 0,00433 град-1).
14
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Пример оформления отчета по лабораторной работе №2
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ПРОВОДИМОСТИ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Отчет по лабораторной работе по дисциплине «Материалы электронной техники»
Выполнил студент специальности 11.03.04 группа з-364У-б, поток 76 Иванов Иван Иванович
26.11.2015
Нефтеюганск 2015
15
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Определение зависимости сопротивления диэлектриков от температуры и определение энергии активации проводимости.
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Для проведения эксперимента необходимо следующее оборудование: измерительный прибор, способный измерять очень большие величины сопротивления диэлектрического образца (тераомметр); лабораторная печь для обеспечения равномерного нагрева образца вплоть до 500°С; термометр для фиксации температуры в нужном диапазоне; исследуемый образец в виде пластины диэлектрика с нанесенными металлическими электродами.
Удельная проводимость рассчитывается по формуле:
h
R S ,
где R – сопротивление диэлектрика; S – площадь электрода;
h – толщина диэлектрика.
Энергия активации определяется по формуле:
ЕК k ,
где k – постоянная Больцмана ( k 1,38 10 23 Дж К 1 );_
К – коэффициент перед х в уравнении линии тренда (у = Кх + b).
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ Образец – диэлектрическая пластина из материала стеатит.
Толщина 1,1 мм, площадь электрода 45 мм2.
Результаты эксперимента и расчетные данные приведены в таблице 3.1.
16
Таблица 3.1– Экспериментальные и расчетные результаты
Т,°С |
|
10 |
10 10, |
|
1 |
|
1 |
ln |
|
|
|
|
|
||||
R |
10 ,Ом |
Ом м 10 |
|
T , K |
|
|||
|
|
|
|
|||||
50 |
|
310 |
0,079 |
|
0,0200 |
|
-30,2 |
|
55 |
|
210 |
0,116 |
|
0,0182 |
|
-29,8 |
|
60 |
|
130 |
0,188 |
|
0,0167 |
|
-29,3 |
|
65 |
|
85 |
0,288 |
|
0,0154 |
|
-28,9 |
|
70 |
|
57 |
0,429 |
|
0,0143 |
|
-28,5 |
|
75 |
|
36 |
0,679 |
|
0,0133 |
|
-28,0 |
|
80 |
|
24 |
1,02 |
|
0,0125 |
|
-27,6 |
|
85 |
|
14 |
1,75 |
|
0,0118 |
|
-27,1 |
|
90 |
|
9,7 |
2,52 |
|
0,0111 |
|
-26,7 |
|
95 |
|
6,2 |
3,94 |
|
0,0105 |
|
-26,3 |
|
100 |
|
3,6 |
6,79 |
|
0,0100 |
|
-25,7 |
|
110 |
|
1,4 |
17,5 |
|
0,0091 |
|
-24,8 |
|
120 |
|
0,63 |
38,8 |
|
0,0083 |
|
-24,0 |
|
130 |
|
0,33 |
74,1 |
|
0,0077 |
|
-23,3 |
|
140 |
|
0,19 |
129 |
|
0,0071 |
|
-22,8 |
|
150 |
|
0,13 |
188 |
|
0,0067 |
|
-22,4 |
|
160 |
|
0,092 |
266 |
|
0,0063 |
|
-22,0 |
|
170 |
|
0,067 |
365 |
|
0,0059 |
|
-21,7 |
|
180 |
|
0,05 |
489 |
|
0,0056 |
|
-21,4 |
|
200 |
|
0,031 |
789 |
|
0,0050 |
|
-21,0 |
|
220 |
|
0,023 |
1063 |
|
0,0045 |
|
-20,7 |
|
240 |
|
0,021 |
1164 |
|
0,0042 |
|
-20,6 |
|
260 |
|
0,017 |
1438 |
|
0,0038 |
|
-20,4 |
|
280 |
|
0,014 |
1746 |
|
0,0036 |
|
-20,2 |
|
300 |
|
0,011 |
2222 |
|
0,0033 |
|
-19,9 |
|
320 |
|
0,0099 |
2469 |
|
0,0031 |
|
-19,8 |
|
340 |
|
0,0089 |
2747 |
|
0,0029 |
|
-19,7 |
|
360 |
|
0,0076 |
3216 |
|
0,0028 |
|
-19,6 |
|
380 |
|
0,0067 |
3648 |
|
0,0026 |
|
-19,4 |
|
400 |
|
0,0061 |
4007 |
|
0,0025 |
|
-19,3 |
|
420 |
|
0,0059 |
4143 |
|
0,0024 |
|
-19,3 |
|
440 |
|
0,0051 |
4793 |
|
0,0023 |
|
-19,2 |
|
460 |
|
0,0047 |
5201 |
|
0,0022 |
|
-19,1 |
|
480 |
|
0,0045 |
5432 |
|
0,0021 |
|
-19,0 |
|
500 |
|
0,0043 |
5685 |
|
0,0020 |
|
-19,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
|
|
|
Угловые коэффициенты графиков зз уравнения линии тренда: |
|
||||||||||
|
|
|
К1 |
341,6; К2 |
949,3; К3 |
683,8 . |
|
||||
Следовательно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Е |
|
341,6 1,38·10 23 |
4,71·10 21Дж |
0,0295 эВ , |
||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
949,3 1,38·10 23 |
1,31·10 20 Дж |
0,0819 эВ, |
||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е |
|
683,8 1,38·10 23 |
9, 44·10 21Дж |
0,0590 эВ. |
||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln γ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-19 |
|
y = -683,79x - 17,644 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
-21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = -949,32x - 16,105 |
|
|
||
-27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = -341,6x - 23,506 |
|
|
|
||
-31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,002 |
0,004 |
0,006 |
0,008 |
0,01 |
0,012 |
0,014 |
0,016 |
0,018 |
0,02 1/Т, К-1 |
|
4ВЫВОДЫ
4.1Удельная проводимость стеатита возрастает при увеличении температуры от 50 до 500 °С.
4.2Удельная проводимость стеатита при Т = 50°С равна 7,89 10 14 (Ом м)–1.
4.3. Энергия активации в диапазоне температур: от 50 до 80°С рав-
на 0,0295 эВ, от 85 до 180°С равна 0,0819 эВ, от 200 до 500°С равна 0,0590 эВ.