7.20. Kísérletek félvezetőkkel

a) Termisztor

A kísérlet célja

Bemutatni a félvezető ellenállásának hőmérsékletfüggését. Termisztoros hőmérő készítése.

Szükséges anyagok, eszközök

• termisztor (banándugós kivezetéssel)
• digitális multiméter
• „hústű” hőmérő
• műanyag kancsó vagy főzőpohár
• csapvíz

Leírás

Töltsünk meleg vizet a csapból a kancsóba (engedjük ki jól a csapot, hogy minél melegebb legyen a víz) és helyezzük bele a hőmérőt. Csatlakoztassuk a termisztort a multiméterhez, melyet ellenállásmérő funkcióba kapcsoltunk (200 Ω-os méréshatárral), majd merítsük be a vízbe. Ha a hőmérő megállapodott, és a termisztor ellenállásának értéke sem változik, olvassuk le a műszereket és jegyezzük fel értéktáblázatba az adatokat. Változtassuk fokozatosan a víz hőmérsékletét. Ehhez a meleg víz egy részét öntsük ki a pohárból és pótoljuk hideg csapvízzel. Összekeverés után várjuk meg, amíg a hőmérő és az ellenállásmérő értéke stabilizálódik és olvassuk le az értékeket. Így változtatva a hőmérsékletet, mérjünk legalább 5-6 pontban meg az ellenállást.

Feladatok

• A mérési adatokat foglaljuk táblázatba és ábrázoljuk grafikonon a termisztor ellenállásának hőmérsékletfüggését.
• A kapott ellenállás–hőmérséklet karakterisztikát tekintsük a termisztor-hőmérő kalibrációs grafikonjának. A termisztort két ujjunk közé szorítva határozzuk meg a kezünk hőmérsékletét.

b) LED feszültség-áramerősség karakterisztikájának mérése 

A kísérlet célja

LED feszültség-áramerősség karakterisztikájának mérése, nyitófeszültség meghatározása.

Szükséges anyagok, eszközök

• tápegység (egyenáramú, 0-8 V, változtatható)
• banándugós vezetékek
• digitális multiméter, 2 db
• LED foglalatban
• próbapanel
• ellenállás, 220 Ω-os

Leírás

Szereljük össze a képen és kapcsolási rajzon látható összeállítást! A tápegység potméterét állítsuk 0-ra, majd kapcsoljuk be az eszközt. A potméter csavarásával lehet a feszültséget változtatni, a multiméterről tudjuk leolvasni a LED-en eső feszültséget!

Feladatok

• Mérjük meg az áramerősség nagyságát a következő feszültségeken: 0; 1; 1,3; 1,5; 1,6; 1,65; 1,7; 1,75; 1,8; 1,85; 1,9; 1,95; 2 (Volt egységekben)! Az adatokat foglaljuk táblázatba és ábrázoljuk az áramerősséget a feszültség függvényében! Kezdetben az árammérőt 2000μA-es méréshatárra kell állítani, majd ha ezen túl nő az áram, akkor 20 mA-re átcsavarni.
• Fordítsuk meg az áram irányát (mely legkönnyebben úgy tehető meg, hogy a tápegységen felcseréljük a két vezetéket) és állítsuk a digitális multiméterünket 200 μA-es méréshatárra. Mit tapasztalunk, ha növeljük a feszültséget?

Figyelem!

A feszültségmérő műszert állítsuk 2000 mV méréshatárra! Az áram értéke széles skálán fog változni, így a mérési tartományt változtatni kell a kísérlet során. A LED-en nem folyhat át túl nagy áram, mert akkor könnyen károsodhat, az elé kötött ellenállás ettől védi. Ezért a mérés során ne lépjük túl 20 mA értéket!