Variación de la resistencia eléctrica de un semiconductor con la temperatura

VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN
SEMICONDUCTOR CON LA TEMPERATURA
1. Introducción.
En esta práctica estudiaremos la dependencia de la resistencia eléctrica de un semiconductor con la
temperatura; es decir, veremos como en los semiconductores la resistencia guarda una relación directa con la
temperatura. Esta variación de la resistencia viene dada por la siguiente fórmula:
1
En dicha fórmula A y B son dos constantes propias del semiconductor, mientras que T es el valor de la
temperatura y R el correspondiente valor de resistencia del semiconductor. Por otra parte el coeficiente de
temperatura se define como:
2
Es decir, r es la derivada del logaritmo neperiano de la resistencia (R) con respecto a la temperatura (T). En
este sentido, de acuerdo con el signo de r, tenemos que el semiconductor es de tipo positivo o de tipo
negativo.
Básicamente el objetivo de esta práctica es averiguar de qué tipo, positivo o negativo, es un semiconductor en
cuestión.
2. Desarrollo de la práctica.
En un primer lugar formamos un sistema a 0°C con agua e hielo en un vaso Dewar. Seguidamente
introdujimos el semiconductor en este sistema y medimos su resistencia a 0°C, arrojando un valor de
23,24±0,01 k. El siguiente paso consistió en introducir el semiconductor en un orifico practicado a un bloque
metálico, el cual fue calentado hasta una temperatura aproximada de 95°C. Una vez que la temperatura del
bloque metálico se hizo estable, empezamos a medir la resistencia del semiconductor a intervalos de 5 K hasta
aproximadamente unos 30°C por encima de la temperatura ambiente. A raíz de los datos se calcularán las
constantes A y B del semiconductor, así como el tipo de dispositivo al que pertenece (PTC ó NTC).
3. Tablas y resultados.
El valor de la resistencia del semiconductor a 273,2 K fue de 23240±1 .
Los resultados de la resistencia según los cambios de temperatura se reflejan en la siguiente tabla:
T (K)
398,5±0,1
393,5±0,1
R ()
246±1
275±1
ln R
5,51
5,62
1/T ("10−3)
2,51
2,54
1
388,5±0,1
383,5±0,1
378,5±0,1
373,5±0,1
368,5±0,1
363,5±0,1
358,5±0,1
353,5±0,1
348,5±0,1
343,5±0,1
338,5±0,1
333,5±0,1
328,5±0,1
323,5±0,1
314±1
364±1
415±1
485±1
561±1
664±1
773±1
888±1
1050±1
1242±1
1476±1
1767±1
2128±1
2582±1
5,75
5,90
6,03
6,18
6,33
6,50
6,65
6,79
6,96
7,12
7,30
7,48
7,66
7,86
2,57
2,61
2,64
2,68
2,71
2,75
2,79
2,83
2,87
2,91
2,95
3,00
3,04
3,09
En esta gráfica se representan los la variación de la resistencia del semiconductor en función de la
temperatura. La línea representada corresponde a la recta de mejor ajuste entre los valores tomados
experimentalmente. Para mayor exactitud, la gráfica también se ha realizado en papel milimetrado.
1
A partir de dicha recta hemos calculado el valor de A y B; así como su error experimental, por el método de
los mínimos cuadrados, arrojando los siguientes resultados:
2
B= (40581±217)"10−1 /K−1
A= (1±6)"10−2
r= 0,9998
Con estos resultados y teniendo en cuenta la definición del coeficiente de temperatura, podemos afirmar que
el semiconductor es del tipo PTC ó positivo.
PTC, possitive temperature coefficient.
NTC, negative temperature coefficient.
Termología
VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA DE UN SEMICONDUCTOR CON LA
TEMPERATURA
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