Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Сиволобов Н.А. Основы полупроводниковой электроники учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.38 Mб
Скачать

- 80 -

ZL

а

pot

 

s

 

Р и с.Зч. Термосипрстивления прямою

(а) и кос^

венного (б) накала; в ^ условное

обозначение на схемах;

1

1 1

полупроводниковый элемент;

2 -I

выводы;' 3 стеклянный

баллон

 

-

81 -

 

 

 

 

 

Наибольшее распространение в современной аппаратуре получи­

ли кобальто-марганцевые

и медно-марганцевие

терморезистори

 

(КМТ и ШТ).

 

 

 

 

 

 

 

Ввиду большой тепловой инерции терморезисторы могут питаться

как постоянным,

так и переменным

током.

 

 

 

 

Стерм"рс%"стРоаропРи

Р а б о т а

« ^ р е з и с т о р о в

характеризуется

следующими основними параметрами.

 

 

 

 

1. Холодное сопротивление рабочего тела термореэистора опре­

деляется при температуре окружающей среды

293°К

(мостовым

мето­

дом). Холодное

сопротивление, обозначаемое ^ 9 3

или ^

20

1

различных типов

терморезисторов

составляет

от нескольких

Омов

до нескольких сот килоомов, в зависимости от типа терморезистора. Разброс по сопротивлениям в пределах одного типа терморезистора, как правило, значителен.

2. Коэффициент температурной чувствительности В зависит от концентрации примесей в полупроводнике , определяется путем из­ мерения сопротивления рабочего тела при двух каких-либо темпе-

ратурах

Tj

И

по формуле

R,г

= А • 9

путем деления

почленно

второго

значения

на

первое,

откуда

 

 

 

 

Г,

• Гг.

 

/

 

/?,

 

 

ß

s

~£ZT(Tt-г,

)

' V o

i

'

 

Коэффициент В колеблется для различных типов терморезистсров

впределах ?00fI5800°K.

3.Температурный коэффициент сопротивления о£т показывает

относительное изменение абсолютной величины сопротивления

при

'

изменении температуры

на І°К и выражается в процентах на

градус.

 

Вследствие нелинейной

температурной

зависимости

температурный

 

коэффициент сопротивления определяют

при 293°К

из двух измерений

 

 

 

 

-

62 -

 

 

 

сопротивления: при 292,5 и 293,5°к;

 

 

 

 

 

— ^^9215

293,5 С

ІОО^

 

 

Значение

<р^т для различных типов

терморезисторов

находится

В пределах 0,ѳ + 6,0 S/град.

 

 

 

. Зная

постоянную В, можно по формуле

с<г -

-^р^ ;

-

вычислить

^

для любой

температуры.

 

 

 

4.

Коэффициент рассеяния II численно

равен мощности,

рассеи­

ваемой

рабочим

телом терморезистора при разности

температур

рабочего тела и окружающей среды в І°К, выражается в мВт/град.

Коэффициент рассеяния H находят из температурных

и вольт-ампер­

ных характеристик терморезистора. Для сравнения

коэффициенты

рассеяния различных терморезисторов приводят к единице поверхно­

сти рабочего тела

-

удельный коэффициент

рассеяния

h

, Для

различных типов

П

лежит

в пределах

I

f 60 мВт/град.см"- . .

5. Постоянная

времени €

численно

равна времени,

за

которое

температура рабочего тела при его охлаждении в спокойном воздухе уменьшится на 63$, выражается в секундах. Для разных типов термо- резисторов "С лежит в пределах 0,5 т 140 с.

Значения основных параметров для каждого типа терморезисто­

ров приведены в Приложении 4.

6V Вольт->амперные характеристики.,На рис.35,б приведено семей­ ство вольт-іамперных характер, стик терморезистора. Статической вольт^амперной характеристикой термореэисторов называют зависи­ мость между величиной тока, протекающего через рабочее тело терморезистора, и величиной падения напряжения на нем, вызван­ ное этим током в условиях теплового равновесия между термореэи-

83 -

стор .1 и окружающей средой. Нелинейность характеристик объясняет­ ся выделением тепла н повышением температуры терморезистора при протекании по нему тока. При повышении температуры окружающей среда кривая смещается плево, так как при прочих равных условиях сопротивление терморезистора с увеличением температуры понижает­ ся.

Линейность характеристики при малом токе (участок

О а)

объясняется тем,что выделяемая в рабочем теле малым током мощ­

ность недостаточна для существенного изменения температуры ;

вследствие этого осуществляется закон Сна.

 

Увеличение тока приводит к увеличению выделяемой

мощности

и повышению температуры терморезнстора. При этом сопротивление

рабочего тела уменьшается по экспоненте н лішеііная зависимость

между током и падением напряжения перестает иметь место. Крутизна вольт-.ампернол характеристики уменьшается (участок ав). Падение напряжения на терморезисторе достигает пикового значения Lin арп некотором токе Cfn . При далькгГшем росте тока падение напря­ жения на теркорезистогс уменызаетсп (участок &с( ) .

Рабочая точка выбирается на криволинейном участке характери­ стики (например, точка С). Статическое сопротивление терморезн­

стора в данной точке определяется

координатами этой точки Llç иУс '.

 

Cm -

 

Динамическое

сопротивление

R$u ъ точке С определяется наклоном

касательной,

проведенной в

данной

точке:

- 85

-

 

 

 

Динамическое сопротивление на участке^с/ отрицательно,

на участ-і

ке Ор полоннтельно.

 

 

 

 

Для одного терморезнстора вид

вольт-амперной

характеристики

зависит от условий теплообмена с окружающей средой и соответст­

венно от состояния среда (давления,

вещества и т . д . ) .

Учитывая

влияние различных факторов на вид

вольт-амперных

характеристик,

можно варьировать их формы в весьма

широких пределах. Подсоеди­

няя, например, последовательно или параллельно линейные сопро­

тивления с терморезист^ром

можно получить разнообразные

суммарные

вольт-амперіше характеристики. Если лішейное сопротивление неве­ лико, а напряжение питания цепи окажется близким к значению пи­ кового напряжения, то небольшие колебания напряжения могут выз­

вать

значительные колебания

тока

, в цепи возникнет так называв­

ши

релейный эффект.

 

 

 

 

 

 

 

Возникновение релейного эффекта возможно в трех случаях:

 

а) при изменении

напряжения

LL

; б)

при

изменении темпера­

туры

окружающей среды

Т0 ;

в) при изменении

коэффициента рас­

сеяния Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

Релейный эффект обусловлен нарушением энергетического балан­

са в

цепи.

 

 

 

 

 

 

 

Применение

"сходя из

тепловых

условия, в которых

нахо-і

терморезнстсров

дится

рабочее

тело

резистора,выделяют

четыре

группы применения терморезнстсров.

Работа терморезистора при малых нагрузках

Температура рабочего тела терморезистора и величина его сопротивления определяется температурой и состоянием окружающей

- 86 -

среды .в тех случаях, когда на термореэистор подаются малые нагрузки. Ток, проходящий через него, является чисто измеритель­

ным и дополнительного

разогрева

рабочего

тела

практігчески не

вы­

зывает. Рабочим участком вольт-амперной

характеристики является

в этом случае линейный

участок

Оа (см.рис.35)

и терморезистор

при­

меняется естественного нагрева. В этом режиме исгользуют термо­ резисторы для измерения температуры, температурной компенсации

различных элементов электрической цепи,

температурной компенсации

э . д . с .

холодных спаев термопар и др. Пример применения

термореэи-

стора

в измерительных цепях показан на

рис.36,а. В этоп

схеме

терморезистор является одним из плеч измерительного моста. При заданной температуре мост сбалансирован. При отклонении темпе­ ратуры от заданной контролируемого объекта сопротивление' терморевистора изменяется, происходит нарушение баланса моста и милли­ амперметр изменяет свои показания.

Работа терморезпетора при больших нагрузках

При увеличении нагрузки на термореэисторе проходящий по нему

ток вызывает дополнительный разогрев рабочего тела

выше (.значитель­

но^ температуры окружающей

среды. Колебания температуры окружающей

среды в

этом случае играют

второстепенную роль, хотя иногда они

являются

помехами. Рабочим участком вольт-анперноп

характеристики

является

криволинейный участок а. д^(см.р:іс.35,б). В этом

режиме терморезистор применяют для стабилизации напряжения, в

качестве

пусковых сопротивлений, реле времени, предохранителей

от напряжения.

 

 

Р и сі'3б. Применение терморезисторов для измерения (а) л регулирования (в) температуры; d ч контур взаич

мозаменяемости

- 88 -

Терморезисторы пряного подогрева

Если состояние окруіащей среди оказывает заметное влия­ ние на режим работы термореэистора прямого подогрева, тогда возмохны применения терморезисторов, связашшх с релейным эффѳкюм (контроль температуры, пожарная сигнализация), а такхе для

измерения плотности газов, скорости потока жидкостей

или газов.

На рис.36,в показано применение терморвзистора в системе

автоыа-

I :ческого регулирования температуры. Тврморезистор здесь

контроли­

рует температуру печи,

он включен в цепь электромагнитного реле

и питается постоянным

током. Контакты релѳ (нормально

замкнутые)

размыкает цепь нагревателя печи, когда температура печи превысит заданную ( т . е . нарушится энергетический баланс цепи, юк возра­ стает и вызывает срабатывание реле).

Іѳрмореэисторы с косвенным подогревом Териорезисторы с косвенным подогревом применяет в качестве

бесконтактных реостатов. Они состоят из двух электрически разде­ ленных цепей: цепи, включавшей полупроводники цепи подогревателяі Преимуществами терморезисторов перед другими типами темпе­

ратурных датчиков является:

малые размеры и, следовательно, сравнительно небольшая теп­ ловая инерция 5

высокое сопротивление терморезисторов, что позволяет прене­ бречь сопротивлением подводящих проводов;'

высокая температурная чувствительность, что обеспечивает значительную точность измерения температуры при помощи обычной электроизмерительной аппаратуры j

- 89 -

благодаря применению для питания цепей с тэриоразисюраыи напряжения в несколько вольт можно пренебречь контактными іермо-

Э . Д ' . С .

Основной недостаток териоре^исхоров - значительный разброс

параметров. Например, по холодному сопротивлению

RSS3Допускается

разброс + ?0% , а по температурному коэффициенту

- 1 0|2:*/град.

Для уменьшения этого недостатка при массовых применениях терыорѳзисюров пользуются так называемыми контурами взаимозаменяемости • (см.рис.36,б). Сопротивления подбираются так, чтобы в требуемом интервале температур результирующие температурные характеристики

для

одного типа іериорвзистора по возможности мало отличались друг

от

друга.

Г Л А В А

У

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ФОТОПРИБОРЫ

Фоюрезисторы

 

Фотореэисторами называются

фотоэлектрические полупроводнико­

вые приборы с внутренним фотоэффектом: электрическое сопротив­ ление меняется при изменении освещенности.

Принцип действия фогорѳзиоторов основан на высвобождении носителей электрического заряда.в объеме полупроводника под действием света. Освобожденные светом электроны находятся в зоне проводимости в течение короткого времени £" (время жизни), а затем переходят либо на примесные уровни, либо в валентную зону. При непрерывном освещении устанавливается динамическое равновесие, при котором число генерируемых фотоэлектронов равно

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ