Полупроводниковые резисторы.



Кроме постоянных и переменных резисторов существует ещё один большой класс резисторов, называемых полупроводниковыми. К полупроводниковым резисторам относятся: терморезисторы, болометры, позисторы, варисторы и фоторезисторы. Рассмотрим подробнее каждый тип резисторов ниже.

I. Терморезисторы представляют собой полупроводниковые тепловые приборы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). При увеличении температуры возникает термогенерация носителей заряда в материале полупроводника, вследствие чего снижается электрическое сопротивление терморезистора. Различают терморезисторы, реагирующие на изменение температуры окружающей среды и на нагрев, вызванный проходящим через них током. Свойства терморезисторов первой группы определяются температурной характеристикой Rт = φ(t°), выражающей зависимость сопротивления прибора от температуры окружающей среды. Свойства второй группы терморезисторов оценивают по вольтамперной характеристике U = φ(I), которая отражает его нагрев проходящим током и определяет нелинейные свойства прибора. Обозначение терморезисторов состоит из трёх-четырёх элементов, например, СТ1-21, СТ4-15, СТ3-27. Буквы первого элемента (СТ) обозначают термочувствительное сопротивление, цифры второго элемента характеризуют тип используемого полупроводникового материала (1 - кобальто-марганцевый, 2 - медно-марганцевый, 3 - медно-кобальто-марганцевый, 4 - кобальто-никелево-марганцевый), третьего элемента - код конструкции, буквы четвёртого элемента обозначают код интервала рабочих температур (эти буквы могут и не ставиться). Основными параметрами терморезисторов являются:

1) Сопротивление ( Rт ) при температуре 20 С°

2) αт - температурный коэффициент сопротивления, выражающий в процентах изменение сопротивления прибора при изменении температуры на 1 С°

3) Постоянная времени ( τ ), характеризующая тепловую инерционность терморезистора ( τ = Cт/Pр, где Ст - теплоёмкость, представляющая энергию, необходимую для нагрева терморезистора на 1 С°, Вт*с/С°; Pр - коэффициент рассеивания, т.е. мощность, рассеиваемая терморезистором при разности температур между ним и средой в 1 С°, Вт/C°)

4) Мощность рассеивания ( Рт ), при которой температура не превышает допустимой

II. Болометры представляют собой особый вид терморезисторов, используемых в качестве приёмников лучистой энергии. Действие болометров основано на изменении сопротивления чувствительного элемента при его нагревании в результате поглощения энергии излучения. Полупроводниковые болометры содержат два (активный и компенсационный) терморезисторных элемента. Активный непосредственно подвергается воздействию измеряемого излучения, а компенсационный экранирован от излучения и служит для компенсации влияния изменения температуры окружающей среды. Обозначения полупроводниковых болометров состоят из букв и цифр (например, БКМ-1, БКМ-2), указывающих порядковый номер типа прибора. Применяют болометры для бесконтактного дистанционного измерения температуры, в качестве приёмников лучистой энергии, в спектральных приборах, в различных системах ориентации. Иммерсионные полупроводниковые болометры (например, БП1-2) используют в качестве приёмников инфракрасного излучения в аппаратуре автоконтроля ответственных узлов железнодорожного подвижного состава (колёсных пар, подшипников).

III. Позисторы представляют собой терморезисторы с положительным ТКС. ТКС, позисторов, изготовленных на основе титана бария, достигает десятков процентов на 1 С°. Применяют позисторы для ограничения и стабилизации тока в электрических цепях, авторегулировки усиления в схемах термокомпенсации, для защиты элементов схемы и приборов от перегрева, регулировки температуры и т.д.

IV. Варисторы представляют собой полупроводниковые резисторы объёмного типа с нелинейными вольт-амперными характеристиками. Для напряжений различной полярности вольт-амперные характеристики симметричны. Варисторы можно использовать в цепях постоянного, переменного (с частотами до нескольких килогерц) и импульсных токов. Изготавливают стержневые и дисковые варисторы из порошкообразного карбида кремния. Условное обозначение варисторов состоит из букв и цифр (например, СН1-1-1-1500). Буквы СН обозначают нелинейное сопротивление, первая цифра указывает применяемый материал, вторая - конструкцию (1 - стержневой, 2 - дисковый), третья - порядковый номер разработки; число в конце обозначения характеризует величину падения напряжения. Варисторы применяют в устройствах стабилизации высоковольтных источников напряжения телевизионных приёмников, для стабилизации токов в отклоняющих катушках кинескопов, в системах размагничивания цветных кинескопов, системах автоматического регулирования. Основными параметрами варисторов являются:

1) Номинальное классификационное напряжение Uкл - постоянное напряжение, при котором через варистор проходит заданный ток ( Iкл )

2) Максимальное допустимое импульсное напряжение ( Uи.макс ) - для стержневых варисторов Uи.макс = (1,2 - 2)*Uкл, а для дисковых Uи.макс = (3 - 4)*Uкл

3) Коэффициент нелинейности ( β ) - отношение сопротивления варистора постоянному току к его сопротивлению переменному току.

4) Номинальная мощность рассеивания Pном = Iкл*Uкл при заданной температуре среды.

V. Фоторезисторы представляют собой полупроводниковые приборы, электрическое сопротивление которых изменяется под действием электромагнитного (светового) излучения. Характер изменения сопротивления определяется интенсивностью и составом облучающего света. Фоторезисторы используют для формирования электрических сигналов под действием облучающих световых сигналов, а также для обнаружения и регистрации световых сигналов. Основными параметрами фоторезисторов являются:

1) Рабочее напряжение, при котором фоторезистор может быть использован в течение указанного срока службы с сохранением его параметров.

2) Допустимая мощность рассеивания ( Pф ) - максимальная мощность, рассеиваемая на фоторезисторе, без его теплового повреждения

3) Темновое электрическое сопротивление ( Rт ) - при 20 C° через 30 секунд после снятия освещённости 200 лк.

4) Темновой ток ( Iт ), проходящий в цепи фоторезистора при приложенном рабочем напряжении через 30 секунд после снятия освещённости 200 кл.

5) Световой ток ( Iс ), проходящий через фоторезистор при приложенном ррабочем напряжении и освещённости 200 лк от источника света с цветовой температурой 2850К.

6) Кратность изменения сопротивления ( Rт/Rс ) - отношение темнового сопротивления фоторезистора к сопротивлению при освещённости 200 лк от источника с цветовой температурой 2850К.

7) Удельная чувствительность ( εо ) - отношение фототока к произведению величины падающего на фоторезистор светового потока и приложенного к нему напряжения, т.е. εо = Iф/(Ф*U)

8) Интегральная чувствительность ( εи ) - произведение удельной чувствительности на предельное рабочее напряжение, т.е. εи = εо*U.


Список использованной литературы


1. Справочник молодого радиста. В.Г. Бодиловский. - М.: Высшая школа, 1983.



Поиск по сайту