고체저항 액체저항 실험

목차

1.실험목적

2.이론
1)고체저항
2)반도체
3)전류

3.실험 방법
1)실험준비물
2)실험방법

4.실험후 결과
1)실험후 그래프 결과
2)연구 고찰사항

본문내용

바이어스에 의해서 Vt -- Vf 로 낮아져서 전자는 n형에서 p형 영역으로,
그리고 정공은 p형에서 n형 영역으로 넘어 들어간다.
서로 다른 영역으로 들어간 캐리어는 결합하게 되고,
각 영역으로무터 건전지의 단자로 나가는 것과 동시에 같은 수의 캐리어가
건전지를 통해서 공급된다.
이들 캐리어는 전자와 정공 모두가 다수캐리어이므로 큰 전류가 p형으로부터
n형으로 흐르게 된다. 이와같은 pn 접합의 전류를 순방향 전류라 하며
pn 접합에 전류가 흐르는 방향으로 직류전압을 가하는 것을
pn 접합에 순방향 바이어스를 인가한다고 한다.
역방향바이어스
n형 부분을 플러스, p형 부분을 마이너스에 연결하면..
-전하를 갖는 전자는 전지의 +전극에 이끌리고,
+전하를 갖는 정공은 -전극에 끌려서 접합면에서 서로 멀어진다.
전위장벽이 Vt + Vr로 높아져서 접합면을 통과하는 캐리어의 이동은 없고
캐리어의 흐름은 형성되지 않는다.
∴다이오드는 한 쪽 방향으로만 전류를 흐르게 하는 스위치와 같은 것이다
순방향 바이어스 상태에서 인가 전압이 장벽전압(실리콘의 경우 0.7V)보다
낮을 때는 전류가 거의 흐르지 않는다. 그러나 순방향 전압이 장벽전압 Vt에
도달하면 전류가 흐르기 시작하여 그 이상으로 증가하면 전류는 급격하게 증가한다.
역방향 바이어스 상태에서는 전류가 거의 흐르지 않고 매우 작은 역방향
누설 전류만 흐른다(항복현상) 이때의 전압을 항복전압(breakdown voltage).
이 때 전류를 제한하지 않으면 다이오드는 타버리므로 이 전압이 다이오드로서
사용할 수 있는 한계가된다.
불순물의 농도를 자유롭게 조정할 수 있으므로 항복전압은 다이오드의 종류에 따라
10V~1000V 정도까지 다양하게 변화한다
b) pn접합에서 전위장벽이 생기는 이유?
p 형과 n형을 접합하면 경계면에 n형의 남는 전자들이 p형의 전공으로 매꿔져
부도체가 됩니다. 이때 가운데만 부도체가 형성되면서 더 이상 전자는 이동 할수 없게 되는데 이때 이 부도체 부분을 전위장벽이라 한다.
3)전류
전하가 연속적으로 이동하는 현상을 말하는 것으로 도선 내의 전류는 자유전하에 의해 이루어지고, 도선 내에서는 전류와 반대방향으로 자유전자가 이동한다. 1A의 전류가 흐르는 도선에는 1초마다 약 6.25×1018개의 자유전자가 이동하고 있다
*옴의 법칙 : V= I*R (전류의 단적으로 보여주는 식이다)
3. 실험 방법
1) 준비물고체저항 및 다이오드
액체저항
목록
수량
목록
수량
저항 10Ω
1
비커
1
저항 100Ω
1
NaCl
소량
다이오드
1
연필심
2
발광다이오드
1
바나나 플러그 패치코드
2
바나나 플러그 패치코드
2
악어집게
2
악어집게
2
스탠드
1
2)실험 방법
a)컴퓨터 설정
위 그림과 같이 컴퓨터를 셋팅합니다.
b)set up이 끝나면 직접 인터페이스에 악어집게를 연결하고 집게로 고체저항과
다이오드의 저항을 측정한다.
c)액체 저항의 컴퓨터 set up 또한 고체저항과 유사하게 하고 약간의 수치조정을 통해 셋업을 끝낸다.
d) 아래 그림과 같이 액체 저항 실험도구들을 설치한다
실험에서는 소금물의 농도와 주파수를 바꿔가면서 결과 값을 측정한다.
4. 실험후 결과
1) 실험후 그래프 결과
a) 고체저항
고체저항 10Ω의 결과 그래프
V=I*R임을 알 수 있다. V=0.605 I=0.060 R=V/I=10.08
약간의 오차는 있으나 고체저항 의 저항 값 과 같게 나왔다.
b)다이오드
위의 결과 그래프를 보고 다이오드 가 순방향 이라할지라도 일정전압이 될 때까지 전류가 흐르지 않다가 일정 전압이 될 경우 전압이 흐른 다는 것 을 알 수 있었다.
순방향
역방향
c)액체저항
2) 연구 고찰 사항
a)액체저항시 소금물의 농도와의 관계?
본래 액체는 전기가 흐르지 않는다. 다만 거기에 나트륨과 같은 전해질이 첨가될 경우 물도 전도체가 되며 소금물의 농도에 비례하여 전도율이 다르게 나타 난다
다만 계속 그런 것은 아니고 소금이 물에 녹 을 수 있는 양이 포화 상태에 이르면 더 소금을 첨가해도 전도율은 좋아지지 않는다.
b)액체저항과 다이오드의 유사성
액체저항과 다이오드는 그래프에서 유사성을 보이고 있는데 이유는 다이오드도 순방향이라해서 항상 전류가 흐르는것이 아니고 일정 전압이 될 때에 전류가 흐른다는점 과 물도 물속에 전해질이 충분이 녹아있지 않는상태에서는 전해질들이 반응할정도에 전압을 흘려주지 않을시에는 반응을 하지 않는다.
결론적으로 둘모두 일정 전압이 넘을시에만 전기가 통한다는 유사성을 보이고 있다
c)고체 저항과 액체저항의 차이를 설명하시오
도체의 경우 원자들이 일정하게 배열되어 있고 자유전자의 이동경로가 비교적 크기 때문에
액체저항 보다 원활히 전하가 이동 한다. (원자크기와 간격에 비하여 전자는 매우 작은 존재이다) 그러나 액체의 경우 이온들이 이동하는데 있어 물 분자(H2O)와 크기가 비슷하기 때문에 이동하는데 고체 저항보다 더 힘들다 이러한 이유로 저항을 측정하면 차이가 발생한다.
d)주파수에 따라 결과 그래프가 다르게 나온 이유를 설명하시오
주파수에 따라 극 이 바뀌는 빈도가 바뀌게 되고 관성의 영향도 다르기 때문에 그래프의 형태가 주파수에 따라 다른 것이다. 극이 바뀌면 전자에는 계속 가던 방향으로 가려는 관성과 그 반대 방향의 극으로 가려는 힘이 작용하게 된다.
주파수가 짧을 경우 이동하는 전하에 미치는 극의 방향도 주파수가 긴 경우 보다 자주 바뀌게 된다. 그러므로 10Hz 보다 0.1Hz의 주파수에서 그래프는 더 변화가 심하다.
e) 3%소금물농도 에 0.1hz의 주파수를 같는 그래프에서 적색선과 연두색선
고체의 경우 전자가 고체의 원자 외곽에 있는 전자 자리로 이동하고 거기있던 자리의 원자가 다른 고체 원자 외관 전자 자리로 이동하는 식으로 이동 합니다. 그 과정에서 원자는 전자가 이동하는 데 거의 방해요소가 되지 않으나 액체저항의 경우 전자가 이동하는 것이 아니라 이온이 이동하는데 이온의 크기는 H20 와 크기가 비슷하기 때문에 이온의 이동을 측정하면 그래프 처럼 불규칙적으로 나온다.
(이 부분은 미흡합니다. )
처럼 차이가 나는 이유를 설명하시오

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