금속 반도체 초전도체의 전기저항 4 조 권 용 욱 소 한 울 김 미 정 사 공 정
목 차 1 서 론 2 이 론 3 실험 장치 및 방법 4 실험결과 및 논의 5 결 론
서 론 실 험 목 적 금속,반도체, 초전도체의 전기저항의 온도 의존성 측정 금속의 온도계수 결정 반도체의 밴드겝의 결정 서 론 실 험 목 적 금속,반도체, 초전도체의 전기저항의 온도 의존성 측정 금속의 온도계수 결정 반도체의 밴드겝의 결정 초전도체의 임계온도 결정 측정
이 론 금속의 전기전도도 전도대(conduction Band)내의 준 자유전자(quasi-free electron)에 의하여 이루어지며 이론상의 설명은 가전자를 자유입자(이상기체)로 다루어 설명합니다. 이때 자유전자는 고체내부를 지나게 되며 전자의 양, 속도, 온도, 격자구조등의 여러가지 영향을 받게됩니다. 그리하여 금속에 전압을 가해주면 가한 전압이 전류를 흐르게 하며, 이때 흐르는 전류의 크기는 전기전도도에 의존한다.
실험 장치 및 방법 cassy lab Interface Sensor
실험 장치 및 방법 586 80 금속 586 80 금속 586 82 반도체 586 82 반도체 파워서 플라이 오 븐 TEXT Current supply box Current supply box 586 80 금속 586 80 금속 586 82 반도체 586 82 반도체 파워서 플라이 오 븐 TEXT - Temperature range: - 80° C to + 400° - Resistance at 20 °C: 100 Ohm approx. - Resistance change within the specified temperature range: 1 : 3.5 - Temperature range: - 80° C to + 200° - Resistance at 20 °C: 200 Ohm approx. - Resistance change within the specified temperature range: 1 : 10000 시료의 온도를 상승시켜줄것이다 파워서플라이 오븐에 전류를 가해 오븐의온도를 올려준다 일정한 전류를 가해줌과 동시에 시료의 전압을 측정
실험 장치 및 방법 setting1 Setting 2 Setting 3 오픈양 쪽에 각 시료와 온도 센서를 사입한다 시료와 온도 센서를 인터페이스에 연결하고 컴퓨터에 연결한다 파워서플라이를 이용하여 온븐의 온도를 200도까지 올려준다
실험 장치 및 방법 바탕화면에 설치되어있는 cassy lab 프로그램을 실행시켜 Com1의 cassy를 지정해주고,실험결과값의 결정시 필요한 수식과 단위를 결정한다. 그리고 데이터를 읽는 시간과 측정범위, 측정 개수, 원하는 디스플레이 방식을 결정한다.
실험 장치 및 방법 완성된 실험장치도이다. 금속과 반도체가 장착된 오븐의 온도는 파워 서플라이에 의하여 상승하게 되며 이때의 온도는 센서와 인터페이스에 의하여 측정이 된다 이 자료는 소프트웨어를 통하여 자동측정된다. 586 80 : 금속 586 82 : 반도체
실험 결과 및 논의 표는 최고 온도 180도까지 금속의 저항을 측정하여 나온 결과표 이다. ... 120.9 172.9 121 173.6 120.8 173.4 121.2 121.5 173.7 121.7 122 122.2 174 122.3 122.7 122.9 174.3 122.8 122.5 174.9 174.8 174.4 123 175.1 122.6 175.2 표는 최고 온도 180도까지 금속의 저항을 측정하여 나온 결과표 이다. 시간은 0.1초에 1번씩 측정하도록 셋팅 되었으며 인터페이스를 통하여 온도센서의 온도가 측정되었다.
실험 결과 및 논의 x축은 온도를 나타내고 Y축은 저항을 나타내고 있다. 시각적으로 확연히 저항과 온도는 비례 한다는 것을 알수 있었고 금속의 전기전도도는 온도에 반비례 하는것을 알수 있었다. 정확한 측정치를 위하여 비례관계의 데이터를 이용하여 일직선 부분을 1차 방정식으로 표현하였을때 그 기울기는 0.5691로 나타난다. 결과는 금속시료의 온도계수이다. 금속의 전기전도도는 온도에 반비례한다는 결과를 도출 할 수 있었다. 오차는 온도 센서와 금속 사이 온도 차, 완전히 밀폐되지 않은 오븐, 예측하기 어려운 자유전자간의 상호작용, 격자와 전자간의 상호작용 등이 원인이 되었다.
실험 결과 및 논의 온도 저항 ... 32.4 135.3 32.9 134.4 33.2 133.1 33.6 132.6 33.8 131.7 33.9 130.3 34.4 129.4 34.5 129.6 34.8 128.7 34.9 127.3 126.3 35.5 126 35.7 125.3 35.9 123.9 36 123.5 36.3 122.5 36.4 122 이실험은 앞에 실험과 달리 1초에 1번 측정하도록 셋팅 되어 있으며 금속과는 반대로 온도의 증가에 따라 저항의 감소를 알 수 있었다.
실험 결과 및 논의 디스플레이로 표현하였을 때 2차함수의 한쪽편을 보듯 감소하는 곡선모양으로 나타났다. 온도의 작은 상승에도 바로 감소하는 저항의 측정치를 발견 할수 있었으며 이는 에너지 밴드갭의 크기가 아주 작으며, 그만큼 자유전자를 만들기 쉽다는 뜻이다. 그리고 벨런스 밴드와 컨넥션밴드 사이의 에너지갭을 구할 수 있게 되었다. 결론적으로 반도체의 전기전도도는 온도에 비례하는 결과를 알 수 있었다.
실험 장치 및 방법 인터 인터 초전도체 페이스 페이스 될 센서 액체 질소 초전도체의 온도를 감소시켜줄 용액 온도는약-180도 까지 내려가게 된다. 인터페이스와 초전도체를 연결해주고 초전도체에 온도측정과 전류를 가하여 주는 장치이다. 초전도체가 될 센서 인터페이스
실험 장치 및 방법 setting1 Setting 2 Setting 3 센서와 인터페이스를 연결한다 인터 페이스 와 컴퓨터를 연결후 측정을 시작한다 액체질소에 초전도체를 담군다
실험 장치 및 방법 초전도체 내부도이다. Ur은 초전도체의 전압을 측정해주는 부분이다.Ut는 초전도체의 온도를 말해주는 것이며 I=const로 일정한 전류를 공급해 주게된다.
실험 결과 및 논의 온도 저항 ... -165.6 0.0978 -166.5 0.0888 -166.95 0.0834 -167.85 0.0786 -168.3 0.0744 -168.9 0.0732 -169.65 0.0696 -169.95 0.0684 -170.4 -171 0.0654 -171.6 0.0642 -172.05 -172.65 0.0612 -172.95 0.0606 -173.1 0.0594 -173.7 0.0576 -174 0.057 -174.15 0.0534 -174.9 0.0528 0.0504 -175.35 0.0486 액체질소를 통해 감소하는 초전도체의 저항을 측정해본 실험이었다. 실험은 1초에 1번 측정되도록 설정 하였다.
실험 결과 및 논의 x축은 온도 Y축은 저항이다. 시간에 따라 온도가 감소하니 실제로 저항이 감소하였고 -175도쯤에 급감하는것을 알 수 있었다. 결론적으로 임계온도는 -175도 라는 결과를 알 수 있었다. 즉, 초전도체는 온도가 감소함에 따라 저항도 낮아져 전도도가 상승하게 되며 일정한 임계온도가 되면 저항이 0이 되는 초전도체가 된다.
결 론 이 실험은 금속, 반도체 그리고 초전도체의 온도에 따른 전기전도도를 알아 보는 실험이다. 각 Metal의 성질은 전기전도도의 온도의존성에서 확연한 차이를 보여주었다.
Thank You !