МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ЭЛЕКТРОННЫХ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РЕЗИСТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Методические указания к лабораторной работе №6

по дисциплинам «Материаловедение и материалы электронных средств» и «Материаловедение в приборостроении»

КУРСК 2000

Составители: Е.А.Спирин, О. Е, Ключникова

УДК 621.382

Исследование температурной зависимости электропроводности резистивных материалов: Методические указания к лабораторной работе №6/ Курск. гос. техн. ун-т.; Сост.: Е.А.Спирин, О. Е. Ключникова. Курск, 2000. 8 с.

Излагаются основные понятия и определения и методические рекомендации по подготовке к выполнению лабораторной работы, её проведению и оформлению результатов опытов.

Предназначены для студентов специальности 220500 «Конструирование и технология ЭВС» и 190500 «Биотехнические и медицинские аппараты и системы».

Ил. 1. Библиогр.: 2 назв.

Рецензент канд. техн. наук, профессор кафедры «Конструирование и технология ЭВС» А.И. Морозов

Текст печатается в авторской редакции.

ЛР № 020280 от 9.12.96 ПЛД № 50-25 от 1.04.97.

Подписано в печать . Формат 60 х 84 1/16. Печать офсетная.

Усл.печ.л. 0,99. Уч.-изд.л. 1,07. Тираж 50 экз. Заказ .

Курский государственный технический университет.

Подразделение оперативной полиграфии Курского государственного

технического университета.

Адрес университета и подразделения оперативной полиграфии: 305040

Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

1. Цель работы

1. Изучение влияния температуры на электропроводность резистивных материалов, в том числе тонко- и толстоплёночных, неметаллических материалов.

2. Изучение зависимости электропроводности тонких плёнок от их толщины.

3. Освоение методики экспериментального определения электропроводности низкоомных и высокоомных материалов.

4. Освоение методики обработки экспериментальных данных и построения эмпирических зависимостей.

3. Общие положения

В качестве резистивных материалов используют металлы и их сплавы, а также неметаллические проводящие материалы. Для объяснения электропроводности металлов используется зонная и квантовая теория.

К важнейшим параметрам, характеризующим свойства резистивных материалов относятся:

• удельная проводимость или обратная ей величина удельное сопротивление;

• температурный коэффициент удельного сопротивления ТК или .

Величина удельного сопротивления определяется по соотношению:

,

где (Ом) – сопротивление проводника длиной c постоянным поперечным сечением ().

При изменении температуры электрическое сопротивление материалов также изменяется.

Сопротивление резистивных материалов в диапазоне температур выражается соотношением

,

где - сопротивление при С;

- температура в градусах Цельсия;

, - температурные коэффициенты электрического сопротивления.

Для большинства металлов 1/К.

Электрические свойства тонких плёнок металлов и сплавов могут значительно отличатся от свойств объёмных образцов исходных проводниковых материалов. Это связано, во-первых, с особенностями структуры тонкопленочного материала, во-вторых, с проявлением размерных эффектов.

У большинства плёнок в зависимости удельного сопротивления от толщины плёнки можно выделить три характерные области. При толщине плёнки около 0,1 мкм и выше удельное сопротивление близко к сопротивлению массивного образца, при толщине плёнки мкм – сопротивление плёнки существенно больше сопротивления массивного образца, а температурный коэффициент сопротивления приближается к нулю, при толщине плёнки менее мкм – сопротивление плёнки очень высокое; коэффициент удельного сопротивления – отрицателен.

Из-за влияния множества случайных факторов на практике трудно получить точное совпадение значений удельного сопротивления для плёнок одинаковой толщины. Поэтому для сравнительной оценки проводящих свойств тонких плёнок пользуются параметром сопротивление квадрата □ (или сопротивление на безразмерный квадрат, или удельное поверхностное сопротивление) численно равным сопротивлению участка плёнки, длинна которого равна его ширине при прохождении тока через две его противоположные грани параллельно поверхности подложки:

□ = , (Ом/квадрат)

где - толщина плёнки.

Подбором толщины плёнки можно изменять □ независимо от удельного сопротивления. Вместе с тем, для определения □ не требуется измерение толщины плёнки. Ввиду того, что □ не зависит от величины квадрата, сопротивление тонкоплёночного резистора рассчитывается по формуле:

= □,

где - длина резистора в направлении прохождения тока;

- ширина плёнки.