半导体电阻随温度变化关系的研究
半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验讲义
∞ 半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验原理1. 半导体热敏电阻的电阻—温度特性某些金属氧化物半导体（如：Fe3O4、MgCr2O 4 等）的电阻与温度的关系满足式（1）：B R = R e T （1） T ∞式中 R T 是温度为T 时的热敏电阻阻值，R ∞ 是T 趋于无穷时热敏电阻的阻值阻的材料常数，T 为热力学温度。
①，B 是热敏电热敏电阻对温度变化反应的灵敏度一般由电阻温度系数α来表示。
根据定义，电阻温 度系数可由式（2）来决定：α = 1 R T dR TdT （2）由于这类热敏电阻的α 值为负，因此被称为负温度系数（NTC ）热敏电阻，这也是最 常见的一类热敏电阻。
2. 惠斯通电桥的工作原理半导体热敏电阻的工作阻值范围一般在 1~106Ω，需要较精确测量时常用电桥法，惠斯 通电桥是一种应用很广泛的仪器。
惠斯通电桥的原理如图 1 所示。
四个电阻 R 0 、R 1 、R 2 和 R x 组成一个四边形，其中 R x就是待测电阻。
在四边形的一对对角 A 和 C 之间连接电源；而在另一对对角 B 和D 之间接 入检流计 G 。
当 B 和 D 两点电势相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必CR b 图 1 惠斯通电桥原理图 图 2 惠斯通电桥面板图① 由于(1)式只在某一温度范围内才适用，所以更确切的说 R 仅是公式的一个系数，而并非实际 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值。
R R 1 有 R x = R 2 R 1 R 0 ， 2 和 R 0 都已知， R x 即可求出。
R 0 为标准可变电阻，由有四个旋钮的电R 阻箱组成，最小改变量为 1Ω。
1 R2 称电桥的比率臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定值，共分 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 七挡。
温度与电阻之间的关系
温度与电阻之间的关系温度与电阻之间的关系1. 引言温度与电阻之间的关系是我们在日常生活和科学研究中经常遇到的一个重要问题。
温度对于电子元件和导体的电阻性能具有显著影响，这种关系在电子工程和物理学领域中被广泛研究和应用。
本文将深入探讨温度与电阻之间的关系，并对相关概念和现象进行分析和解释。
2. 温度的物理意义温度是一种描述物体热平衡状态的物理量，用来衡量物体内部微观粒子的平均动能。
温度的单位通常使用开尔文（Kelvin，K）或摄氏度（Celsius，℃）来表示。
在绝对零度（0K）下，无所有物质的微观粒子运动，温度为0K时被认为是不可能的。
3. 电阻的基本概念电阻是一个电子元件或导体对电流流动的阻碍程度，它是电流和电压之比的物理量。
电阻的单位用欧姆（Ohm，Ω）表示。
正常情况下，电阻的大小是固定的，但是当温度发生变化时，电阻也会发生改变。
4. 电阻与温度的关系4.1 温度对金属导体电阻的影响根据欧姆定律，电阻（R）与电流（I）和电压（V）成正比，即R =V/I。
然而，在实际情况下，当金属导体的温度升高时，电阻将发生变化。
一般来说，金属导体的电阻随着温度的升高而增加。
4.2 温度对半导体电阻的影响与金属导体不同，当半导体材料的温度升高时，电阻会发生一些非线性的变化。
在半导体中，增加温度会导致载流子的数量增加，从而降低了电阻。
这是因为高温下，载流子更容易被激发出来，从而提高了电导率。
5. 温度系数与电阻温度变化的关系在描述电阻与温度之间关系时，我们引入了一个概念，即温度系数。
温度系数（α）是电阻随温度变化率的比例系数。
它的单位是每摄氏度Ω/℃。
不同的物质和材料具有不同的温度系数。
6. 温度对电阻的影响机制在解释温度与电阻之间的关系时，我们需要考虑材料中的原子结构和电子运动。
当温度升高时，原子和分子的振动会增强，从而对电子运动施加阻力。
这种阻力会影响电子在材料中的流动，从而改变了电阻。
7. 应用举例7.1 温度传感器温度传感器是一种基于温度与电阻关系的设备。
半导体热敏电阻特性研究实验报告
半导体热敏电阻特性研究实验报告半导体热敏电阻特性研究实验报告引言：半导体热敏电阻是一种基于半导体材料的温度敏感性元件，其电阻值随温度的变化而变化。
本实验旨在研究半导体热敏电阻的特性，并探索其在温度测量和控制中的应用。
实验一：热敏电阻与温度关系的测量在本实验中，我们选择了一种常见的热敏电阻材料，并使用了恒流源和数字温度计来测量其电阻值与温度之间的关系。
首先，我们将热敏电阻与恒流源相连，并将电流保持在恒定值。
然后，我们使用数字温度计测量不同温度下的电阻值。
通过多次测量，我们得到了一组电阻-温度数据。
根据实验数据，我们绘制了电阻-温度曲线。
结果显示，热敏电阻的电阻值随温度的升高而下降，呈现出明显的负温度系数特性。
这意味着热敏电阻在高温下具有较低的电阻值，在低温下具有较高的电阻值。
实验二：热敏电阻在温度测量中的应用在实验一的基础上，我们进一步探索了热敏电阻在温度测量中的应用。
我们设计了一个简单的温度测量电路，将热敏电阻与电压源和电压测量仪相连。
通过测量电压测量仪的输出电压，我们可以间接地推算出热敏电阻的电阻值，从而得知温度。
实验结果表明，该方法能够较准确地测量温度，且具有较高的灵敏度和稳定性。
实验三：热敏电阻在温度控制中的应用除了温度测量，热敏电阻还可以应用于温度控制。
我们设计了一个简单的温度控制电路，其中包括热敏电阻、比较器和加热元件。
当温度超过设定阈值时，热敏电阻的电阻值会下降，导致比较器输出高电平信号，进而控制加热元件的工作。
当温度降低到设定阈值以下时，热敏电阻的电阻值上升，比较器输出低电平信号，停止加热。
实验结果表明，该温度控制电路能够实现对温度的自动控制，具有较高的精度和稳定性。
这种基于热敏电阻的温度控制方法在实际应用中具有广泛的潜力。
结论：通过本次实验，我们研究了半导体热敏电阻的特性，并探索了其在温度测量和控制中的应用。
实验结果表明，热敏电阻具有良好的温度敏感性能，可广泛应用于各种温度相关的领域。
半导体热敏电阻特性研究实验报告
半导体热敏电阻特性研究实验报告大学热敏电阻实验报告大学热敏电阻实验报告摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。
本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性，加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。
关键词：热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性1、引言热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电阻温度系数一般为（-0.003~+0.6）℃-1。
因此，热敏电阻一般可以分为:Ⅰ、负电阻温度系数（简称NTC）的热敏电阻元件常由一些过渡金属氧化物（主要用铜、镍、钴、镉等氧化物）在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的，近年还有单晶半导体等材料制成。
国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。
由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。
大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。
Ⅱ、正电阻温度系数（简称PTC）的热敏电阻元件常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺，高温烧制而成。
这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度，而迁移率随温度的变化相对可以忽略。
载流子数目随温度的升高呈指数增加，载流子数目越多，电阻率越小。
应用广泛，除测温、控温，在电子线路中作温度补偿外，还制成各类加热器，如电吹风等。
2、实验装置及原理【实验装置】FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥，FQJ非平衡电桥加热实验装置（加热炉内置MF51型半导体热敏电阻（2.7kΩ）以及控温用的温度传感器），连接线若干。
【实验原理】根据半导体理论，一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为（1—1）式中a与b对于同一种半导体材料为常量，其数值与材料的物理性质有关。
半导体电阻率随温度变化曲线
半导体电阻率随温度变化曲线概述半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有特殊的电子能带结构。
半导体的电阻率随温度的变化呈现出一定的规律，这是由于温度对半导体材料中载流子浓度和迁移率的影响所导致的。
半导体材料的基本特性半导体材料中的电子能带结构决定了其导电性质。
半导体材料中有两个主要的能带，即价带和导带。
导带中的电子可以自由移动，而价带中的电子则处于束缚状态。
半导体材料中的电子可以通过吸收能量跃迁到导带中，形成自由电子。
这些自由电子在外加电场的作用下可以形成电流。
温度对半导体电子能带的影响温度的升高会使半导体材料中的原子振动加剧，导致价带中的电子更容易跃迁到导带中。
这样，半导体材料中的载流子浓度会增加，从而导致电导率的增加。
此外，温度的升高还会使得电子的迁移率减小，这是因为晶格振动的增强会增加电子与晶格的散射，从而降低电子的迁移速度。
因此，半导体材料的电阻率随温度的升高而增加。
半导体电阻率随温度变化的经验规律半导体材料的电阻率随温度变化的经验规律可以用以下公式表示：ρ = ρ0 * exp(Eg / (2 * k * T))其中，ρ是半导体材料的电阻率，ρ0是材料在参考温度下的电阻率，Eg是材料的能隙宽度，k是玻尔兹曼常数，T是温度。
根据这个公式，可以得出以下结论：1.高温下，半导体的电阻率迅速增加，电导率降低。
2.低温下，半导体的电阻率迅速减小，电导率增加。
3.温度越高，电阻率的变化越明显。
半导体电阻率随温度变化的实验测量为了验证半导体电阻率随温度变化的规律，可以进行实验测量。
实验的步骤如下：1.准备一块半导体材料样品，并测量其初始电阻率。
2.将样品置于恒温槽中，通过控制恒温槽的温度，改变样品的温度。
3.在每个温度下，测量样品的电阻，并记录下来。
4.根据测量数据，绘制出半导体电阻率随温度变化的曲线。
实验结果与分析通过实验测量，可以得到半导体电阻率随温度变化的曲线。
根据这个曲线，可以得出以下结论：1.随着温度的升高，半导体的电阻率增加。
实验半导体热敏电阻特性的研究
实验半导体热敏电阻特性的研究
半导体热敏电阻是一种用于测量温度变化的电子元件，其电阻值会随着温度的变化而
发生改变。
因此，研究其特性对于热敏测温技术的应用以及半导体材料的研究都具有重要
意义。
本文对半导体热敏电阻特性进行了实验研究。
实验使用了一块样品，通过搭建电路系
统测量了其在不同温度下的电阻变化以及热敏电压的变化。
实验中控制了样品的温度变化，得到了一系列数据，进一步分析和研究了半导体热敏电阻的特性。
实验结果表明，当样品温度升高时，其电阻值呈现出单调递减的趋势。
相应地，热敏
电压也呈现出单调递减的趋势。
同时，研究还发现，样品的电阻值变化与温度之间存在着
一种明显的非线性关系。
当温度较低时，电阻的变化比较缓慢；而随着温度升高，电阻值
的变化速率则逐渐加快，最终呈现出了急剧下降的趋势。
通过对实验结果的进一步分析，我们得出了如下结论：半导体热敏电阻的特性主要受
到两个因素的影响，即样品的温度以及载流子浓度。
当样品温度升高时，载流子的浓度也
会随之上升，这将导致电阻值的降低。
此外，半导体热敏电阻的特性还受到其他因素的影响，例如半导体材料的化学成分、掺杂方式以及结构等因素都可能对其特性产生影响。
综上所述，本文通过实验研究了半导体热敏电阻的特性。
实验结果显示，其电阻值与
温度之间存在着非线性关系。
这项研究对于半导体材料的应用以及热敏测温技术的发展都
具有一定的借鉴意义。
未来，我们可以在此基础上进一步探索该元件的特性，并拓展其在
实际应用中的应用范围。
半导体热敏电阻 的特性研究
正（或负）温度系数（PTC或NTC）热敏电阻1付
专用连接线若干
惠斯登电桥电阻箱
热敏电阻
半导体热敏电阻的特性研究
半导体热敏电阻 特性研究试验仪 电源 检流 控温 测温
半导体热敏电阻的特性研究
【实验内容与步骤】
1. 利用实验 装置提供的元 器件，按图自 行组装惠斯登 电桥。
表1 （PTC或NTC）数据记录 室温 ℃ Kr =
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 … t(℃) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 …
T(K)
…
1/T
…
R3
…
Rx=RT
…
lnRT
…
【注意事项】
半导体热敏电阻的特性研究
1.使用电桥时，应避免将R1、 R2、 R3同时调到零 值附近测量，这样可能会出现较大的工作电流， 测量精度也会下降。
t/℃
RT/Ω
半导体热敏电阻的特性研究
负温度系数（NTC）热敏电阻的 温度特性RT ～t 参考曲线
3000
2500
2000
1500
1000
500
0 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
t/℃
RT/Ω
半导体热敏电阻的特性研究
【实验报告的要求】
1．实验名称 2．实验仪器 3．实验目的 4．实验原理及所采用的实验方法 5．实验内容 6．数据处理
长线
半导体热敏电阻的特性研究 长线
半导体热敏电阻的特性研究
2. 把热敏电 阻传感器插入 加热井中，测 量时把选中的 热敏电阻的引 线接到电桥中 （Rx）。
PN结正向压降与温度关系的研究和应用实验报告
PN结正向压降与温度关系的研究和应用实验报告摘要：本实验通过测量PN结正向偏置情况下的正向压降随温度的变化，研究PN结的温度特性，并探索其在实际应用中的可能的应用。
引言：PN结是半导体器件中最基本的结构之一，其正向特性在电子学领域具有重要的应用价值。
而PN结的温度特性对于器件的工作稳定性和可靠性有较大的影响。
因此，研究PN结的温度特性，尤其是正向压降与温度的关系，对于提高器件性能有着重要意义。
实验目的：1.研究PN结的温度特性，特别是正向压降随温度的变化规律；2.探索PN结温度特性相关的应用，例如热敏电阻等。
实验原理：PN结在正向偏置情况下，通过正向电流使得P区载流子与N区载流子复合，产生电压降。
根据热力学原理，温度升高会提供更多的热能，促使载流子的热激发增加，从而降低正向电压的阻挡力。
因此，PN结正向压降与温度呈负相关。
实验步骤：1.搭建实验电路：将PN结与电源和电流测量仪连接，确保电路连接正确。
2.在实验装置中设置好温度传感器，与PN结接触。
3.调节电源的正向电流，并分别测量不同温度下的正向压降和电流。
4.依次调节不同温度下的电流，重复步骤3，记录数据。
实验结果：将测得的正向电流和压降数据制成表格，并绘制电压-温度曲线和电流-温度曲线。
讨论：通过分析实验结果，可以发现PN结的正向压降随着温度的升高而逐渐降低，且呈现较大的线性关系。
这与实验原理的推测相符合。
应用：基于PN结正向压降与温度的关系，我们可以将其应用于热敏电阻的制备和温度测量。
热敏电阻可以根据PN结的特性，根据温度的变化来改变电阻值，从而实现温度的感应和测量。
这在实际工业控制和家用电器中具有广阔的应用前景。
结论：通过本实验研究PN结的温度特性，我们发现PN结的正向压降随着温度升高而逐渐降低，并且可以将该特性应用于热敏电阻的制备和温度测量中。
实验结果对于提高PN结的性能和应用具有重要参考价值。
计算机仿真实验半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验报告
半导体热敏电阻的电阻—温度特性实验原理 1. 半导体热敏电阻的电阻—温度特性：某些金属氧化物半导体（如：Fe3O4、MgCr2O4 等）的电阻与温度的关系满足式（1）RT = R∞ eB T（1）式中 RT 是温度为 T 时的热敏电阻阻值，R∞ 是 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值①，B 是热敏电阻的材料常数， T 为热力学温度。
热敏电阻对温度变化反应的灵敏度一般由电阻温度系数α来表示。
根据定义，电阻温度系数可由式（2）来决定：α=1 dRT RT dT（2）由于这类热敏电阻的α值为负，因此被称为负温度系数（NTC）热敏电阻，这也是最常见的一类热敏电阻。
2. 惠斯通电桥的工作原理半导体热敏电阻的工作阻值范围一般在 1~106Ω，需要较精确测量时常用电桥法，惠斯通电桥是一种应用很广泛的仪器。
惠斯通电桥的原理如图 1 所示。
四个电阻 R0 、 R1 、R2 和 R x 组成一个四边形，其中 R x 就是待测电阻。
在四边形的一对对角 A 和C 之间连接电源；而在另一对对角 B 和 D 之间接入检流计 G。
当 B 和 D 两点电势相等时，G 中无电流通过，电桥便达到了平衡。
平衡时必D R1 RxSGAGCR2 R B ER0Sb图 1 惠斯通电桥原理图图 2 惠斯通电桥面板图①由于(1)式只在某一温度范围内才适用，所以更确切的说R∞ 仅是公式的一个系数，而并非实际 T 趋于无穷时热敏电阻的阻值。
有 Rx =R1 R R0 ， 1 和 R0 都已知， R x 即可求出。
R0 为标准可变电阻，由有四个旋钮的电 R2 R2阻箱组成，最小改变量为 1Ω。
R1 称电桥的比率臂，由一个旋钮调节，它采用十进制固定 R2值，共分 0.001，0.01，0.1，1，10，100，1000 七挡。
测量时应选择合适的挡位，保证测量值有 4 位有效数。
电桥一般自带检流计，如图 2 所示，如果有特殊的精度要求也可外接检流计，本实验采用外接的检流计来判断电桥的平衡。
热敏电阻温度特性实验的滞后性误差探讨
• 35•热敏电阻最核心的问题是阻值随温度变化关系的确认，这是热敏电阻能够开展应用的前提。
本文采用负温度系数的半导体热敏电阻为研究对象，实验发现，阻值随温度的变化有一定的滞后性。
由于材料的滞后效应，测量结果与参考值有很大的偏差。
为了减小实验测量误差，采用升温和降温各测量一次，然后求平均值的方法，其测量结果与参考值吻合的很好，其材料参数值的相对误差大大减小，说明采用这种测量方法一定程度的消除了由于滞后性带来的系统误差。
这种消除实验误差的方法在类似的实验中也有一定的借鉴参考作用。
热敏电阻是其电阻值随温度变化非常敏感的电阻灵敏元件，不同的温度下呈现出不同的电阻值。
按照温度系数不同，可以将热敏电阻分为正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器。
正温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越大，常见的正温度系数电阻是BaTiO3、SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体；负温度系数热敏电阻器在温度越高时电阻值越小，该电阻材料是一些金属氧化物的半导体材料（李小龙，热敏电阻的分类、特性与应用研究：科技展望，2016）。
热敏电阻由于灵敏度较高、工作温度范围宽，还有体积小、使用方便、稳定性好等特点，在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。
本文从热敏电阻阻值随温度变化的滞后性出发，探讨该滞后性对热敏电阻的温度特性研究产生的系统误差。
为了一定程度减小该实验误差的影响，采用升温和降温各测量一次的方法，实验结果发现：利用该方法可以有效的减小由于滞后性引起的系统误差。
1 半导体热敏电阻的电阻-温度特性实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻率ρ和绝对温度T的关系可表示为（何佳清，霍剑青，大学物理实验与综合物理实验：高等教育出版社，2018）：(1)其中常数A1、B与材料的物理性质有关（徐海英，董慧媛，刘英，等.NTC热敏电阻B常数：电子器件，2004），T取绝对温度。
对于截面均匀的热敏电阻，其电阻值R T 可以根据电阻定律写为：(2)式中l为两电极间距离，s为热敏电阻的横截面。
导体与半导体的电导率与温度的关系
导体与半导体的电导率与温度的关系
导体和半导体的电导率与温度之间存在着密切的关系，这种关系可以从经典理论和半导体物理学的角度进行解释。
首先来看导体。
在导体中，电子的导电是主要贡献者。
随着温度的升高，导体中的原子和离子振动加剧，会导致电子与原子、离子碰撞的增加，从而增加了电阻。
这意味着，导体的电导率会随着温度的升高而降低。
接下来是半导体。
在半导体中，除了电子，还有空穴对电导率起着贡献。
随着温度的升高，半导体中的电子-空穴对会因为热激发而增加，这会导致电导率的增加。
然而，当温度进一步升高时，晶格振动的增加会导致电子和空穴的散射增加，从而使得电导率开始下降。
这种温度对电导率的影响可以用经典的Drude模型和半导体的能带理论来解释。
在Drude模型中，电子受到晶格振动的散射，从而导致电阻的增加，因此电导率随着温度的升高而减小。
而在半导体的能带理论中，随着温度的升高，价带和导带之间的能隙会发生变化，导致电子和空穴的浓度发生变化，进而影响电导率。
总的来说，导体和半导体的电导率与温度之间的关系是复杂而多变的。
在理解这种关系时，需要综合考虑经典理论和半导体物理学的知识，以及具体材料的性质和特点。
同时，实际的电导率-温度关系也可能受到杂质、晶格缺陷等因素的影响，因此在具体问题中需要进行详细的分析和讨论。
半导体材料的方阻和电阻率的测量研究
试验六 半导体材料的方阻和电阻率的测量研究1 •掌握四探针法测量半导体材料方阻的基本原理和方法。
2 •掌握半导体电阻率的测量方法。
3.掌握半导体阻值与光照及温度的关系。
实验原理:四探针法是用针距约为1mm 的四根金属同时排成一列压在平整的样品表面 上，如图1-1所示，其中最外部二根（图1-1中1、4两探针）与恒定电流源连 通，由于样品中有恒电流I 通过，所以将在探针2、3之间产生压降V 。
该电流I 、 压降V 与样品方阻甩的关系为R □二C 辛 （1--1）（1--1 ）式中C 为修正因子。
如果测量中选择的电流大小等于修正因子C, 那么方阻 毗 应满足下列关系：(1--2)通过以上分析可以知道只要测量电流大小等于修正因子 C,材料的方阻就等 于2、3二探针之间的电压。
半导体材料的电阻率的测量方法很多， 可以直接测量电阻率，也可以先测量 电阻，再通过计算得到电阻率，因为电阻 R 等于：R= s式中P 为材料的电阻率，I 为材料的长度，s 为材料的横截面积。
三、实验内容：1 •用四探针法测量不同尺寸硅片的方阻；实验目的:R = V （ Q / □） 图1—1测量方阻的四探针法原理2•比较表面粗糙度对半导体材料的影响。
3.在有光照和无光照条件下观察硅片方阻值的变化4 •测量电阻随温度的变化规律。
四、实验仪器:SZ-82 数字式四探针测试仪；D41— 5/ZM四探针测试仪；TH2512B智能直流低电阻测试仪；FJ2816RLC自动测量仪。
五、实验步骤:1. 用四探针仪测量方阻(1) 将仪器接上电源，打开仪器电源开关，使其预热十分钟。
(2) 将量程开关置于较大的量程(如300 Q / □, 1000Q / □);将“零点测量” 按键置于“零点”档。
(3) 调节调零旋钮，使方阻指示电表指针为零。
(4) 按下“测量”开关，并将样品置于探针架上，转动测试架旋盘，使探针缓下降，并压紧至被测样品上以保证探针与测试样品之间接触良好。
半导体热敏电阻的电压-温度曲线实验报告
实验名称：半导体热电特性综合实验姓名学号班级桌号教室第一实验楼609实验日期 20 年月日节一、实验目的：（实验前，必须要熟悉EXCEL计算功能！否则，难以实验。
）1.了解半导体热敏电阻的微观机制。
2.测量半导体热敏电阻的电压-温度曲线。
3.学习用最小二乘法拟合热敏电阻的温度系数（热敏指数）4.了解计算机实时采集、应用EXCEL处理实验数据（自己提前学习）二、实验仪器1 通讯线接口2 温度显示窗口3 电压显示窗口4 制冷电流表5 按键6 测量线接口7 温控线接口8 指示灯9 样品池 10 档位选择开关注1. 正常开机后进入空闲状态，温度显示屏显示测量室的温度t (单位：℃)，电压显示屏显示当前被测样品在该温度下的电压降U(单位：mV)，被测样品的电阻值可用R＝U/I求出，I是被测样品通过的恒定电流，实验用仪器已经调整在20μA。
注2. 档位选择开关选为“V” 时电压窗口显示样品（硅热敏电阻）两端电压值。
三、实验原理1 半导体热敏电阻的热电特性（1）半导体材料的热电特性：其热电特性非常显著，因此，常用作温度传感器的材料。
在较大的温度范围内，半导体都具有负的电阻温度系数。
半导体的导电机制比较复杂，载流子的浓度受温度的影响很大，因此半导体的电阻率受温度影响也很大。
随着温度的升高，热激发的载流子数量增加，导致电阻率减小，因此呈现负的温度系数的关系。
但是实际应用的半导体，往往通过搀杂工艺来提高半导体的性质，这些杂质原子的激发，同样对半导体的电输运性能产生很大的影响。
同时在半导体中还存在晶格散射、电离杂质散射等多种散射机制存在，因此半导体具有非常复杂的电阻温度关系，往往不能用一些简单的函数概括，但在某些温度区间，其电阻温度关系可以用经验公式来概括，如本实验中用的半导体热敏电阻，它的阻值与温度关系近似满足下式：（1）式中R0为T0时的电阻（初值）， R是温度为T时的电阻，T为绝对温度，B 为温度系数（热敏指数）。
半导体物理实验报告
半导体物理实验报告《半导体物理实验报告》摘要：本实验通过测量半导体材料的电阻率和霍尔系数，研究了半导体的电学性质。
实验结果表明，半导体材料的电阻率随温度的变化呈现出特定的规律，而霍尔系数则与半导体材料的载流子类型和浓度有着密切的关系。
通过实验数据的分析，我们得出了半导体材料的电子迁移率和载流子浓度的数值，并对半导体的电学特性进行了深入的研究。
引言：半导体材料因其在电子学领域的重要应用而备受关注。
通过对半导体材料的电学性质进行研究，可以深入了解其内在的物理机制，为半导体器件的设计和制备提供重要的参考。
本实验旨在通过测量半导体材料的电阻率和霍尔系数，研究半导体的电学性质，并对实验结果进行分析和讨论。
实验方法：1. 准备实验所需的半导体样品和测量设备；2. 测量半导体样品在不同温度下的电阻率，并绘制出电阻率随温度变化的曲线；3. 使用霍尔效应测量半导体样品的霍尔系数，并计算出半导体的载流子类型和浓度；4. 对实验数据进行分析，得出半导体材料的电子迁移率和载流子浓度的数值。
实验结果和讨论：通过实验测量和数据分析，我们得出了半导体材料的电阻率随温度变化的规律，以及半导体的载流子类型和浓度。
实验结果表明，半导体材料的电阻率随温度的升高呈现出指数型的变化规律，这与半导体材料的能带结构和载流子浓度有着密切的关系。
同时，霍尔系数的测量结果也表明，半导体材料的载流子类型和浓度对其电学性质有着重要的影响。
通过对实验数据的分析，我们得出了半导体材料的电子迁移率和载流子浓度的数值，并对半导体的电学特性进行了深入的研究。
结论：本实验通过测量半导体材料的电阻率和霍尔系数，研究了半导体的电学性质，得出了半导体材料的电子迁移率和载流子浓度的数值，并对半导体的电学特性进行了深入的研究。
实验结果对于深入了解半导体材料的内在物理机制，以及为半导体器件的设计和制备提供了重要的参考。
半导体电阻率和温度的关系在实际中的应用
半导体电阻率和温度的关系在实际中的应用
半导体的电阻率与温度有一定的关系，通常可以表示为：
ρ = ρ0 * exp(α(T - T0))
其中，ρ为半导体的电阻率，ρ0为常数，α为温度系数，T为
温度，T0为参考温度。
这一关系在实际中有以下应用：
1. 温度传感器：利用半导体的温度系数，可以制作温度传感器，即根据半导体电阻率随温度变化的特性，来测量环境的温度。
例如，根据硅的温度系数制作的热敏电阻和热敏电阻器，常用于温度测量和控制。
2. 温度补偿：半导体器件的性能会随温度的变化而发生变化，使用半导体的温度系数可以进行温度补偿，从而提高器件的稳定性和精度。
例如，在电子电路设计中，通过测量半导体电阻率的变化来进行温度补偿，以确保电路的稳定工作。
3. 热敏元件：半导体的电阻率与温度的关系可以用于制作热敏元件，例如热敏电阻、热敏电流源等。
这些热敏元件可以根据温度的变化来控制电路中的电流、电压等参数。
4. 热管理：半导体电阻率与温度的关系可以用于热管理，即通过监测半导体器件的温度变化，来控制散热风扇、热散片等散热设备的工作状态，以保持器件在安全温度范围内工作。
总之，半导体电阻率与温度的关系在实际中具有广泛的应用，包括温度传感器、温度补偿、热敏元件和热管理等领域。
半导体不同温度下的电阻
半导体不同温度下的电阻
半导体的电阻随温度的变化不同于金属的线性增大，而是呈现一种非线性的行为。
对于半导体材料，其电阻在低温下会随着温度的降低而减小。
这是由于低温下减少了晶格振动，导致电子和空穴的散射减少，从而增加了材料的导电性。
然而，随着温度的升高，半导体材料的电阻开始增加。
这是由于高温下晶格振动的增加，导致电子和空穴的碰撞和散射增多，电流的流动受到阻碍，从而使材料的电阻增加。
此外，具体的半导体材料还会受到温度的影响，不同类型的半导体（如n型和p型）其电阻随温度的变化方式也会有所不同。
总之，半导体的电阻随温度的变化是一个复杂且非线性的过程，需要具体的材料和温度情况来确定其电阻的变化。
电阻和温度关系
电阻和温度关系
嘿，你问电阻和温度关系啊？这可有得说呢。
一般来说呢，大部分的电阻会随着温度的变化而变化哦。
有的电阻，温度升高，它的阻值就变大啦。
就好像一个人，天气热了就容易烦躁，电阻也一样，温度一高，它就不乐意了，阻值就上去了。
比如说一些金属材料的电阻，温度高了，里面的电子运动就受到更多阻碍，阻值自然就大了。
还有些电阻呢，温度升高，阻值反而变小。
这就有点奇怪啦，就像有的人越热越兴奋，电阻也是，温度一高，它就变得更“活跃”，阻值就小了。
比如一些半导体材料的电阻就是这样。
不过也有一些电阻比较“固执”，温度怎么变，它的阻值都不怎么变。
就像那种很有原则的人，不管环境怎么变，我自岿然不动。
这种电阻通常是用特殊材料做的，稳定性特别好。
我记得有一次，我做一个实验，用一个电阻加热。
刚开始温度低的时候，电阻的阻值还比较小，随着温度越来越高，阻值就慢慢变大了。
后来我又换了一种电阻，结果发现温度
升高，它的阻值反而变小了。
这可把我弄糊涂了一会儿呢，后来才明白不同的电阻和温度的关系还真不一样。
总之呢，电阻和温度的关系有多种情况，有的电阻随温度升高阻值变大，有的变小，还有的基本不变。
半导体电阻随温度变化关系的研究
实验 半导体热敏电阻特性的研究实验目的1．研究热敏电阻的温度特性。
2．进一步掌握惠斯通电桥的原理和应用。
实验仪器箱式惠斯通电桥，控温仪，热敏电阻，直流电稳压电源等。
实验原理半导体材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。
因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。
半导体热敏电阻的基本特性是它的温度特性，而这种特性又是与半导体材料的导电机制密切相关的。
由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。
温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率也就越小。
因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。
实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻R T 和绝对温度T 的关系可表示为T b T ae R = （4－6－1） 其中常数a 不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数b 仅与材料的性质有关。
常数a 、b 可通过实验方法测得。
例如，在温度T 1时测得其电阻为R T 111T b T ae R = （4－6－2）在温度T 2时测得其阻值为R T 222T b T ae R = （4－6－3）将以上两式相除，消去a 得)11(2121T T b T T e R R -=再取对数，有)11(ln ln 2121T T R R b T T --= （4－6－4）把由此得出的b 代入（4－6－2）或（4－6－3）式中，又可算出常数a ，由这种方法确定的常数a 和b 误差较大，为减少误差，常利用多个T 和R T 的组合测量值，通过作图的方法（或用回归法最好）来确定常数a 、b ，为此取（4－6－1）式两边的对数。
变换成直线方程：Tba R T +=ln ln （4－6－5） 或写作BX A Y +=（4－6－6）式中X b B a A R Y T 1,,ln ,ln ====，然后取X 、Y 分别为横、纵坐标，对不同的温度T 测得对应的R T 值，经过变换后作X ～Y 曲线，它应当是一条截距为A 、斜率为B 的直线。
半导体的负温度效应
半导体的负温度效应半导体的负温度效应是指在特定条件下，随着温度升高，半导体材料电阻降低的现象。
这是半导体材料特性中非常重要的一个现象，因此在本文中，我们会对负温度效应进行更加详细的介绍。
一、半导体材料的基础特性半导体是一种材料（如硅、锗等），它能够具有良导电性或绝缘性，也就是说，半导体具有电阻率介于金属和非导体之间的特性。
半导体的导电性是通过在材料中掺杂很少量的杂质元素来实现的。
杂质元素的掺杂会引起半导体能级结构的改变，从而改变材料的导电性质。
掺杂后形成的半导体材料分为N型半导体和P型半导体。
二、半导体的负温度系数对于大多数材料来说，在温度升高时，其电阻会随温度升高而增加，这就是常温材料（常见的电阻器材料如金属和陶瓷）的一般现象。
但是对于半导体材料来说，半导体的电阻随着温度的上升呈现负温度系数的变化规律，即电阻率随温度的升高而降低。
这种情况是由于温度的上升，半导体中的自由电子增加，因此导电电流也随之上升，从而导致电阻率的降低。
三、负温度效应的应用负温度效应在半导体制备、控制器设计、气体传感器、电子元器件设计以及实验室科学研究等领域得到了广泛应用。
在半导体材料制备方面，负温度效应可以有效地提高半导体材料的均匀性和稳定性。
在控制器的设计中，利用负温度效应可以实现温度控制的自动调节。
在气体传感器的应用中，通过测量电学特性（如电阻）的变化，可以确定半导体与气体的接触是否存在。
这种传感器利用了半导体敏感元件与气体接触时的气体分子吸附作用，因此能够实现对气体检测敏锐的检测。
在电子元器件设计中，负温度效应可以减少器件工作中的温度漂移问题，提高电子元器件的性能稳定性。
在实验室科学研究中，负温度效应可以帮助科学家们建立温度传感器，实现对高精度测温的精确控制，以及对众多物理和化学现象的研究。
四、结论半导体的负温度效应是半导体材料特性中重要的一项特性，具有广泛的应用前景。
通过负温度效应，可以实现对材料的垂直温度控制、高精度温度传感器的实现、自动温度控制及气体检测的机制。
mos管导通电阻与温度的关系
mos管导通电阻与温度的关系mos管是一种常见的半导体器件，它广泛应用于电子产品中。
导通电阻是mos管的一个重要性能参数，它与温度密切相关。
本文将探讨mos管导通电阻与温度的关系。
在理解mos管导通电阻与温度关系之前，首先需要了解mos管的基本结构和工作原理。
mos管由金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）构成，它由源极、漏极和栅极三个电极组成。
当栅极施加正向电压时，形成漏极和源极之间的导电通道，从而实现mos管的导通。
mos管导通电阻是指mos管导通状态下的电阻大小，它决定了mos 管工作时的能耗和效率。
根据欧姆定律，电阻与电流成正比，与电压成反比。
mos管导通电阻与温度的关系可以通过以下几个方面来解释。
mos管的导通电阻与其内部导电通道的电阻有关。
导电通道的电阻主要由材料的电阻和杂质散射电阻组成。
当温度升高时，导电通道中的材料电阻增加，电子的迁移速度减慢，导致导通电阻增大。
此外，温度升高还会增加杂质散射电阻，进一步提高导通电阻。
mos管的导通电阻与载流子的迁移率相关。
载流子迁移率是指在电场的作用下，载流子的平均漂移速度与电场强度之间的比值。
温度升高会增加载流子与晶格的碰撞频率，导致载流子迁移率下降。
由于导通电阻与载流子迁移率成反比，所以温度升高会导致mos管的导通电阻增加。
mos管的导通电阻还与热噪声有关。
热噪声是由于温度引起的随机热运动而产生的电子和空穴的不平衡现象。
当温度升高时，热噪声的幅度增大，会对mos管的导通过程产生干扰，从而增加导通电阻。
mos管导通电阻与温度之间存在密切的关系。
温度升高会导致mos 管导通电阻增大，主要是由于导电通道材料电阻的增加、杂质散射电阻的增加、载流子迁移率的下降以及热噪声的干扰。
在实际应用中，为了保证mos管的正常工作，需要对其导通电阻与温度的关系进行合理的设计和控制。
mos管导通电阻与温度之间存在一定的关系。
了解和掌握这种关系对于优化mos管的性能和提高电子产品的稳定性至关重要。
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实验 半导体热敏电阻特性的研究
实验目的
1．研究热敏电阻的温度特性。
2．进一步掌握惠斯通电桥的原理和应用。
实验仪器
箱式惠斯通电桥，控温仪，热敏电阻，直流电稳压电源等。
实验原理
半导体材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。
因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。
半导体热敏电阻的基本特性是它的温度特性，而这种特性又是与半导体材料的导电机制密切相关的。
由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。
温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率也就越小。
因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。
实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻R T 和绝对温度T 的关系可表示为
T b T ae R = （4－6－1） 其中常数a 不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数b 仅与材料的性质有关。
常数a 、b 可通过实验方法测得。
例如，在温度T 1时测得其电阻为R T 1
11T b T ae R = （4－6－2）
在温度T 2时测得其阻值为R T 2
22T b T ae R = （4－6－3）
将以上两式相除，消去a 得
)1
1
(21
2
1T T b T T e R R -=
再取对数，有
)11(ln ln 2
121T T R R b T T --= （4－6－4）
把由此得出的b 代入（4－6－2）或（4－6－3）式中，又可算出常数a ，由这种方法确定的常数a 和b 误差较大，为减少误差，常利用多个T 和R T 的组合测量值，通过作图的方法（或用回归法最好）来确定常数a 、b ，为此取（4－6－1）式两边的对数。
变换
成直线方程：
T
b
a R T +
=ln ln （4－6－5） 或写作
BX A Y +=
（4－6－6）
式中X b B a A R Y T 1,,ln ,ln ====，然后取X 、Y 分别为横、纵坐标，对不同的温度T 测得对应的R T 值，经过变换后作X ～Y 曲线，它应当是一条截距为A 、斜率为B 的直线。
根据斜率求出b ，又由截距可求出a ＝e A。
确定了半导体材料的常数a 和b 后，便可计算出这种材料的激活能E ＝bK （K 为玻耳兹曼常数，其值见附录）以及它的电阻温度系数
%10012⨯-==T b dT dR R T T α （4－6－7） 显然，半导体热敏电阻的温度系数是负的，并与温度有关。
热敏电阻在不同温度时的电阻值，可用惠斯通电桥测得。
实验内容
用电桥法测量半导体热敏电阻的温度特性。
1．按图4－6－1实验装置接好电路，安置好仪器。
2．在容器内盛入水，开启直流电源开关，在电热丝中通以2.5A —3.0A 的电流，对水加热，使水温逐渐上升，温度由水银温度计读出。
热敏电阻的两条引出线连接到惠斯通电桥的待测电阻R X 二接线柱上。
3．测试的温度从20℃开始，每增加5℃，作一次测量，直到85℃止。
数据处理
2．作R T～t曲线。
3．作ln R T～1/T（T＝273＋t）直线，求此直线的斜率B和截距A，由此算出常数a 和b值，有条件者，最好用回归法代替作图法求常数a和b值。
4．根据求得的a、b值，计算出半导体热敏电阻温度系数α。