Зависимость электропроводности фоторезистора от освещенности

Дисциплина: «Материаловедение»

ОТЧЕТЫ

Студентов _________________________________________________________________________

Курса ___ группы ______ по лабораторным работам

Отчет принял преподаватель___________________

 

Лабораторная работа №1

«ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ, ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ПРОВОДНИКОВ”

 

   Цель работы: практическое ознакомление с методами определения удельных объемного и поверхностного сопротивлений диэлектриков, исследование влияния температуры на электропроводность проводников, полупроводников и диэлектриков, изучение зависимости электропроводности полупроводников от освещенности и напряженности электрического поля.

 

1. Определение удельных объемного и поверхностного сопротивлений плоских

образцов твердых диэлектриков.

 

Рис.1. Эскиз образца твердого диэлектрика

Электроды из фольги, наклеенные на образец: а) сверху: 1 – центральный дисковый электрод; 2 – кольцевой электрод; б) снизу: 3 – электрод в виде квадрата или круга диаметром не менее d₃. 4 – диэлектрик.

Рис.2. Схема измерения объемного диэлектрика: 1,2,3 – электрода; 4 – диэлектрик.

 

Удельное объемное сопротивление рассчитывается по формуле , где d₁ – диаметр измерительного электрода (рис.1), м; h – толщина диэлектрика, м; R_v – измеренное объемное сопротивление.

Удельное поверхностное сопротивление рассчитывается по формуле , где d₁ и d₂ – диаметры измерительного и кольцевого электрода соответственно, м; R_s – измеренное поверхностное сопротивление. d₁ = 66×10^-3 м, d₂ = 70×10^-3 м.

 

Таблица 1. Результаты измерений и расчетов

Название материала	h, м	Rv, Ом	rv, Ом м	Rs, Ом	rs, Ом
Текстолит
Гетинакс
Лакоткань
Стекло

2. Температурные зависимости сопротивлений диэлектрика, проводника и полупроводника.

Таблица 2. Результаты измерений и расчетов для температурных зависимостей сопротивлений

Материал		30°С	40°С	50°С	60°С	70°С	80°С
Лакоткань	R, Ом
	aRср,°С^-1
	R/Ro
Медь	R, Ом
	aRср,°С^-1
	R/Ro
Терморезистор	R, Ом
	R/Ro
	Т, К
	1/Т, К^-1
	s, Ом^-1
	ln s

Рис.4. Зависимости относительного сопротивления от температуры для диэлектрика, проводника

и полупроводника а) и электропроводности от температуры для полупроводника б)

Определение энергии активации полупроводника для диапазона температур Т₁-Т₂ производится по формуле, Дж:  W_a=       эВ.

Лабораторная работа №2

«ПРОБОЙ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ»

 

Цель работы: практическое ознакомление с методами определения электрической прочности твердых и жидких диэлектриков и изучение влияния на нее некоторых факторов.

Рис.1. Принципиальная схема испытательной установки

Электрическая прочность диэлектрика определяется по формуле Е_пр=U_пр/h, где U_пр – пробивное напряжение, кВ; h – толщина диэлектрика, мм.

Диэлектриков.

Таблица 1. Результаты измерений и расчетов.

Диэлектрик	Толщина h, мм	Пробивное напряжение, Uпр, кВ				Епр, кВ/мм
		1	2	3	Среднее
Лакоткань
Электрокартон

Место и характер пробоя:

2. Определение электрической прочности лакоткани при ступенчатом подъеме напряжения.

Ступень повышения напряжения DU=      кВ.

Таблица 2. Результаты измерений и расчетов.

Время выдержки на ступени, мин	1	3	5
Общее время выдержки под напряжением, t, мин
Uпр, кВ
Епр, кВ/мм

Рис.2.Зависимость электрической прочности лакоткани от длительности приложения напряжения

Рис.3.Зависимость электрической прочности конденсаторной бумаги от числа слоев

 

Лабораторная работа №3

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ВОЗДУХА»

 

Цель работы: определение электрической прочности воздуха и исследование влияния различных факторов на электрическую прочность и пробивное напряжение воздуха для различных электродных систем.

Рис.1. Электрическая схема испытательной установки

Приведение экспериментального значения среднего пробивного напряжения к нормальным условиям (температура 20°С, давление 101,3 кПа) производится по формуле , где

- пробивное напряжение, приведенное к номальным условиям, кВ; - опытное значение среднего пробивного напряжения, кВ; d - относительная плотность воздуха.

, где Р – давление воздуха в лаборатории, кПа; Р=        кПа; t – температура воздуха в лаборатории, °С; t=     °С.

, где - среднее значение пробивного напряжения, измеренное вольтметром с первичной стороны испытательного трансформатора (после регулировочного трансформатора РТ), В; К_тр – коэффициент трансформации, принимаемый равным 500 при невключенном трансформаторе Т2, и 50 – при включенном Т2.

Лабораторная работа №4

«ИЗМЕРЕНИЕ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ»

 

Цель работы: практическое ознакомление с методами измерения тангенса угла диэлектрических потерь при напряжении промышленной и высокой частоты.

Диэлектрическими потерями называется электрическая энергия рассеиваемая в диэлектрике в единицу времени при воздействии на него электрического поля и вызывающую нагрев диэлектрика.

Углом диэлектрических потерь d называется угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз в емкостной цепи, рис.1.

Лабораторная работа №5

«ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ

ФЕРРОМАГНИТНЫХ СЕРДЕЧНИКОВ»

 

       Цель работы: изучить свойства магнитных материалов, экспериментально определить кривую намагничивания.

 

Ферромагнитный сердечник

 

Рис. 2. Кольцевой сердечник прямоугольного сечения:

d 1 – внутренний диаметр; d 2 – наружный диаметр;

h – высота сердечника; r c – средний радиус сердечника;

l c = π r c = 0,5π(d 2+ d 1) – средняя длина силовой линии сердечника; S c – активное сечении сердечника

 

Формулы для расчета

 

    Амплитудное значение индукции в сердечнике: .

    Напряженность магнитного поля: .

    Нормальная магнитная проницаемость в т. А: , где m_B и m_H – масштабы по осям B и H; α – угол наклона прямой, проходящей через нуль и т. А на зависимости В(Н).

 

Графики

 

 

Рис. 3, 4. Зависимости индукции и относительной магнитной проницаемости

от напряженности магнитного поля

 

Сердечник №4

 

 

 

Амплитудное значение индукции (по кривой намагничивании) В = 0,8В _S =

 

Число витков первичной обмотки (U ₁ = 220 В)

Величина намагничивающего тока

Потери холостого хода Δ Р=

Рис. 5. Зависимость потерь от индукции в сердечнике

Дисциплина: «Материаловедение»

ОТЧЕТЫ

Студентов _________________________________________________________________________

Курса ___ группы ______ по лабораторным работам

Отчет принял преподаватель___________________

 

Лабораторная работа №1

«ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ, ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ПРОВОДНИКОВ”

 

   Цель работы: практическое ознакомление с методами определения удельных объемного и поверхностного сопротивлений диэлектриков, исследование влияния температуры на электропроводность проводников, полупроводников и диэлектриков, изучение зависимости электропроводности полупроводников от освещенности и напряженности электрического поля.

 

1. Определение удельных объемного и поверхностного сопротивлений плоских

образцов твердых диэлектриков.

 

Рис.1. Эскиз образца твердого диэлектрика

Электроды из фольги, наклеенные на образец: а) сверху: 1 – центральный дисковый электрод; 2 – кольцевой электрод; б) снизу: 3 – электрод в виде квадрата или круга диаметром не менее d₃. 4 – диэлектрик.

Рис.2. Схема измерения объемного диэлектрика: 1,2,3 – электрода; 4 – диэлектрик.

 

Удельное объемное сопротивление рассчитывается по формуле , где d₁ – диаметр измерительного электрода (рис.1), м; h – толщина диэлектрика, м; R_v – измеренное объемное сопротивление.

Удельное поверхностное сопротивление рассчитывается по формуле , где d₁ и d₂ – диаметры измерительного и кольцевого электрода соответственно, м; R_s – измеренное поверхностное сопротивление. d₁ = 66×10^-3 м, d₂ = 70×10^-3 м.

 

Таблица 1. Результаты измерений и расчетов

Название материала	h, м	Rv, Ом	rv, Ом м	Rs, Ом	rs, Ом
Текстолит
Гетинакс
Лакоткань
Стекло

2. Температурные зависимости сопротивлений диэлектрика, проводника и полупроводника.

Таблица 2. Результаты измерений и расчетов для температурных зависимостей сопротивлений

Материал		30°С	40°С	50°С	60°С	70°С	80°С
Лакоткань	R, Ом
	aRср,°С^-1
	R/Ro
Медь	R, Ом
	aRср,°С^-1
	R/Ro
Терморезистор	R, Ом
	R/Ro
	Т, К
	1/Т, К^-1
	s, Ом^-1
	ln s

Рис.4. Зависимости относительного сопротивления от температуры для диэлектрика, проводника

и полупроводника а) и электропроводности от температуры для полупроводника б)

Определение энергии активации полупроводника для диапазона температур Т₁-Т₂ производится по формуле, Дж:  W_a=       эВ.

Зависимость электропроводности фоторезистора от освещенности

                                Рис.5.Зависимость электропроводности фоторезистора от освещенности

 

Таблица 3. Результаты измерений и расчетов для зависимости сопротивления фоторезистора от освещенности

U, B	50	60	70	80	90	100	110
E, Люкс	78	200	390	754	1250	1850	2500
R, Ом
s, Ом^-1

 

4. Вольт-ампернае характеристики терморезистора, вилита и окиси цинка.

 Рис.6. Электрические схемы для снятия вольтамперных характеристик:

для термосопротивления – а), для вилита и окиси цинка – б)

 

Таблица 4. Вольтамперные характеристики терморезистора

U, B	30	40	50	60	70	80	90
I,мA;t=10 c
I,мA;t=80 c

Таблицы 5 и 6. Вольтамперные характеристики вилита и окиси цинка

Вилит

U, B
L gU
I, A
L gI

Окись цинка

U, B
L gU
I, A
L gI

 

Расчет коэффициента нелинейности a производится по формуле .

Значения U₁, U₂, I₁, I₂ берутся по прямым отрезкам зависимостей рис.7.

Вилит: a₁=      , a₂=         .

Окись цинка: a₁=     , a₂=      ,

 

 

Рис.7. Вольтамперные характеристики вилита и окиси цинка

 

Лабораторная работа №2

«ПРОБОЙ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ»

 

Цель работы: практическое ознакомление с методами определения электрической прочности твердых и жидких диэлектриков и изучение влияния на нее некоторых факторов.

Рис.1. Принципиальная схема испытательной установки

Электрическая прочность диэлектрика определяется по формуле Е_пр=U_пр/h, где U_пр – пробивное напряжение, кВ; h – толщина диэлектрика, мм.