파워서 플라이 실험 장치 및 방법

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금속 반도체 초전도체의 전기저항
4조 권
소
김
사
용
한
미
공
욱
울
정
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
초전도체의 임계온도 결정 측정
이 론
 금속의 전기전도도 전도대(conduction
Band)내의 준 자유전자(quasi-free
electron)에 의하여 이루어지며 이론상의 설
명은 가전자를 자유입자(이상기체)로 다루어
설명합니다. 이때 자유전자는 고체내부를 지나
게 되며 전자의 양, 속도, 온도, 격자구조등의
여러가지 영향을 받게됩니다. 그리하여 금속에
전압을 가해주면 가한 전압이 전류를 흐르게
하며, 이때 흐르는 전류의 크기는 전기전도도
에 의존한다.
실험 장치 및 방법
cassy lab
Interface
Sensor
실험 장치 및 방법
Current
Current
supply
supply
box
box
일정한 전류를
가해줌과
동시에
시료의 전압을
측정
586
5868080
금속
금속
- Temperature rang
e: - 80° C to + 400°
- Resistance at 20 °
C: 100 Ohm approx
.
- Resistance chang
e within the specifi
ed
temperature range:
1 : 3.5
586
5868282
반도체
반도체
- Temperature range
: - 80° C to + 200°
- Resistance at 20 °C
: 200 Ohm approx.
- Resistance change
within the specified
temperature range:
1 : 10000
오TEXT
븐
시료의 온도를
상승시켜줄것
이다
파워서
플라이
파워서플라이
오븐에 전류를
가해
오븐의온도를
올려준다
실험 장치 및 방법
setting1
오픈양 쪽에 각
시료와 온도
센서를 사입한다
Setting 2
Setting 3
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,실험
결과값의 결정시 필요한 수식과 단
위를 결정한다.
그리고 데이터를 읽는 시간과 측정
범위, 측정 개수, 원하는 디스플레
이 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
온도
저항
...
...
120.9
172.9
121
173.6
120.8
173.4
121.2
173.4
121.5
173.7
121.7
173.4
122
173.6
122.2
174
122.3
173.7
122.7
174
122.9
174.3
122.8
174
122.5
174.9
122.9
174.8
122.7
174.4
123
175.1
122.3
174.9
121.5
174.9
표는 최고 온도 180도까
지 금속의 저항을 측정하
여 나온 결과표 이다.
시간은 0.1초에 1번씩 측
정하도록 셋팅 되었으며
인터페이스를 통하여 온도
센서의 온도가 측정되었
다.
실험 결과 및 논의

x축은 온도를 나타내고 Y축은 저항을 나타
내고 있다. 시각적으로 확연히 저항과 온도
는 비례 한다는 것을 알수 있었고 금속의
전기전도도는 온도에 반비례 하는것을 알
수 있었다.
정확한 측정치를 위하여 비례관계의 데이
터를 이용하여 일직선 부분을 1차 방정식
으로 표현하였을때 그 기울기는 0.5691
로 나타난다. 결과는 금속시료의 온도계수
이다. 금속의 전기전도도는 온도에 반비례
한다는 결과를 도출 할 수 있었다. 오차는
온도 센서와 금속 사이 온도 차, 완전히 밀
폐되지 않은 오븐, 예측하기 어려운 자유전
자간의 상호작용, 격자와 전자간의 상호작
용 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
34.4
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 달
리 1초에 1번 측정하도록
셋팅 되어 있으며 금속과
는 반대로 온도의 증가에
따라 저항의 감소를 알 수
있었다.
실험 결과 및 논의

디스플레이로 표현하였을 때 2차함수의 한
쪽편을 보듯 감소하는 곡선모양으로 나타났
다. 온도의 작은 상승에도 바로 감소하는 저
항의 측정치를 발견 할수 있었으며 이는 에
너지 밴드갭의 크기가 아주 작으며, 그만큼
자유전자를 만들기 쉽다는 뜻이다. 그리고
벨런스 밴드와 컨넥션밴드 사이의 에너지갭
을 구할 수 있게 되었다.
결론적으로 반도체의 전기전도도는 온도에
비례하는 결과를 알 수 있었다.
실험 장치 및 방법
액체 질소
초전도체의 온도를
감소시켜줄 용액
온도는약-180도 까지
내려가게 된다.
인터
페이스
인터페이스와 초
전도체를 연결해
주고 초전도체에
온도측정과 전류
를 가하여 주는 장
치이다.
초전도체
될 센서
초전도체가 될 센서
인터
페이스
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
0.0684
-171
0.0654
-171.6
0.0642
-172.05
0.0642
-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
-174.9
0.0504
-175.35
0.0486
액체질소를 통해 감소
하는 초전도체의 저항
을 측정해본 실험이었
다. 실험은 1초에 1번
측정되도록 설정 하였
다.
실험 결과 및 논의
 x축은 온도 Y축은 저항이다. 시
간에 따라 온도가 감소하니 실제
로 저항이 감소하였고 -175도
쯤에 급감하는것을 알 수 있었다.
결론적으로 임계온도는 -175도
라는 결과를 알 수 있었다. 즉,
초전도체는 온도가 감소함에 따
라 저항도 낮아져 전도도가 상승
하게 되며 일정한 임계온도가 되
면 저항이 0이 되는 초전도체가
된다.
결
론
금속과 반도체
200
150
(저항(Ohm 100
50
0
0
50
100
온도(C)
150
 이 실험은 금속, 반도체 그리고 초전도체의
온도에 따른 전기전도도를 알아 보는 실험이
다.
각 Metal의 성질은 전
기전도도의 온도의존성에서 확연한 차이를
보여주었다.
200
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