INSTYTUT PODSTAW ELEKTRONIKI WEL WAT

INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH WEL WAT
ZAKŁAD EKSPLOATACJI SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH
Ćwiczenie nr 5:
BADANIE CHARAKTERYSTYK
TEMPERATUROWYCH
REZYSTANCYJNYCH ELEMENTÓW
ELEKTRONICZNYCH
A. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest poznanie budowy, właściwości i zastosowań rezystancyjnych
elementów elektronicznych takich, jak rezystory i termistory, oraz metod pomiaru
charakterystyk temperaturowych tych elementów.
B. Wymagany zasób wiadomości
1. Zjawisko przewodnictwa elektrycznego - rodzaje nośników ładunku, koncentracja i
ruchliwości nośników ładunku, rezystywność (konduktywność). Podstawowe zależności i
charakterystyki, wpływ temperatury, zanieczyszczeń (domieszek).
2. Materiały elektroniczne
-
przewodnikowe,
półprzewodnikowe
i
dielektryczne
(elektroizolacyjne) - charakterystyczne właściwości i parametry.
3. Elementy bierne rezystancyjne - klasyfikacja, podstawowe parametry i charakterystyki.
Budowa i właściwości rezystorów, termistorów (NTC, PTC i PPTC) oraz innych tego
typu elementów. Charakterystyki rezystancyjno-temperaturowe tych elementów oraz ich
interpretacja fizyczna. Przykłady zastosowań omawianych elementów.
4. Metody pomiaru charakterystyk rezystancyjno-temperaturowych - metody pomiaru
rezystancji i temperatury, budowa i zasada działania termostatu, sposoby wykreślania
mierzonych charakterystyk.
5. Podstawy programu EXCEL - tworzenie tablic, wykorzystywanie standardowych
funkcji, tworzenie wykresów.
C. Plan ćwiczenia
I – Pomiary.
1. Sprawdzić układ pomiarowy na stanowisku laboratoryjnym.
2. Zapoznać się z obsługą przyrządów pomiarowych stosowanych w układzie.
3. Zapoznać się z obsługą termostatu.
4. Włączyć przyrządy pomiarowe i ustawić ich zakresy według wskazówek
prowadzącego ćwiczenie.
5. Zmierzyć
rezystancję
początkową
(w
temperaturze
otoczenia)
elementów
rezystancyjnych wskazanych przez prowadzącego ćwiczenie.
6. Wyniki pomiaru wprowadzić do tablicy przygotowanej w programie EXCEL.
7. Włączyć termostat.
2
8. Ustawić wartość temperatury w komorze użytkowej (badawczej) termostatu wskazaną
przez prowadzącego ćwiczenie.
9. Zmierzyć rezystancję wszystkich badanych elementów rezystancyjnych w zadanej
temperaturze.
10. Wyniki pomiaru wprowadzić do tablicy przygotowanej w programie EXCEL.
11. Postępując jak w 8, 9 i 10 zmierzyć rezystancję wszystkich badanych elementów
rezystancyjnych w funkcji temperatury, przy czym wartości zadawanych temperatur w
komorze uzgodnić z prowadzącym ćwiczenie.
Uwaga !!! Nie ustawiać temperatury w komorze termostatu
wyższej niż 125 °C
II – Opracowanie wyników pomiaru.
1. Korzystając z programu EXCEL wykreślić - w oddzielnych arkuszach charakterystyki R(T) badanych elementów rezystancyjnych odkładając na osi
rzędnych wartości temperatur w °C, a na osi odciętych wartości rezystancji w Ω.
2. Zinterpretować uzyskane wyniki i omówić je z prowadzącym ćwiczenie.
3. Wykreślić wybrane charakterystyki R(T) badanych elementów rezystancyjnych w
zaleconych przez prowadzącego ćwiczenie układach współrzędnych, np. rezystancji w
funkcji temperatury wyrażonej w Kelwinach, logarytmu rezystancji w funkcji
odwrotności temperatury wyrażonej w Kelwinach.
4. Zinterpretować uzyskane wyniki i omówić je z prowadzącym ćwiczenie.
5. Na podstawie charakterystyki R(T) rezystora stałego wyznaczyć: rezystancję R25,
temperaturowy współczynnik rezystancji (TWR).
6. Na podstawie charakterystyki R(T) termistora NTC wyznaczyć: rezystancję R25,
współczynnik (stałą materiałową) B, temperaturowy współczynnik rezystancji α25.
7. Na podstawie charakterystyki R(T) termistora PTC wyznaczyć: rezystancję R25,
temperaturę przemiany Tp.
8. Na podstawie charakterystyki R(T) termistora PPTC wyznaczyć: rezystancję R25,
temperaturę przemiany (skoku rezystancji) Tp, stosunek rezystancji po i przed
przemianą.
9. Zinterpretować uzyskane wyniki i omówić je z prowadzącym ćwiczenie.
UWAGA – Obliczenia parametrów badanych elementów rezystancyjnych w 5, 6, 7 i 8
przeprowadzić korzystając z funkcji standardowych programu EXCEL.
3
D. Przykładowe pytania kontrolne
1. Przedstawić klasyfikację materiałów elektronicznych wg rezystywności.
2. Przedstawić klasyfikację materiałów elektronicznych wg szerokości pasma zabronionego.
3. Wymienić charakterystyczne cechy materiałów przewodnikowych.
4. Wymienić charakterystyczne cechy materiałów półprzewodnikowych.
5. Przedstawić klasyfikację elementów rezystancyjnych: rezystorów i termistorów.
6. Podać przykłady materiałów stosowanych na rezystory.
7. Podać przykłady materiałów stosowanych na termistory.
8. Opisać budowę i właściwości rezystorów drutowych, warstwowych i termometrycznych.
9. Opisać budowę i właściwości termistorów NTC, PTC, CTR i PPTC.
10. Wymienić i zdefiniować podstawowe parametry rezystorów stałych.
11. Wymienić i zdefiniować podstawowe parametry termistorów (NTC, PTC, CTR i PPTC).
12. Narysować przebieg mocy znamionowej rezystora w zależności od temperatury.
13. Wyjaśnić wpływ mocy maksymalnej rezystora na wartość dopuszczalną prądu.
14. Narysować charakterystyki rezystancyjno-temperaturowe rezystorów i wyjaśnić ich
przebieg.
15. Narysować charakterystyki rezystancyjno-temperaturowe termistorów i wyjaśnić ich
przebieg.
16. Podać wzór określający przebieg typowej charakterystyki R(T) termistorów NTC.
17. Opisać sposób wyznaczania rezystancji R25 elementów rezystancyjnych.
18. Opisać sposób wyznaczania temperaturowego współczynnika rezystancji (TWR)
rezystorów.
19. Opisać
sposób
wyznaczania
temperaturowego
współczynnika
rezystancji
(αT)
termistorów NTC.
20. Opisać sposób wyznaczania współczynnika (stałej materiałowej) B termistorów NTC.
21. Opisać sposób wyznaczania temperatury przemiany (skoku rezystancji) Tp oraz stosunek
rezystancji po i przed przemianą termistora PPTC.
22. Podać przykładowe zastosowania rezystorów.
23. Podać przykładowe zastosowania termistorów NTC, PTC, CTR i PPTC.
24. Scharakteryzować techniki pomiaru rezystancji elementów elektronicznych.
25. Opisać budowę termostatu.
26. Opisać zasadę działania termostatu.
4
D. Literatura
1. Przybysz Cz. : Technologia urządzeń elektronicznych. Ćwiczenia laboratoryjne. WAT,
Warszawa 1982.
2. Rusek M. :
Technologia
urządzeń
elektronicznych.
Cz.I.
Materiały
i
elementy
elektroniczne. WAT, Warszawa 1989.
3. Rusek M., Pasierbiński J. : Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach.
WNT, Warszawa 2006.
4. Celiński Z. : Materiałoznawstwo elektrotechniczne. OWPW, Warszawa 1998.
5. Kisiel R., Bajera A. : Podstawy konstruowania urządzeń elektronicznych. OWPW,
Warszawa 1999.
6. Michalski L., Eckerdorf K., Kucharski J. : Termometria - przyrządy i metody“
Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej 1998.
5