Напівпровідникові резистори

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Тема 2. Напівпровідникові резистори

Класифікація та умовне позначення напівпровідникових резисторів

Тип резисторів
Умовне позначення
Лінійні резистори

Варистори

Терморезистори:
термістори, позистора

Тензорезистори

Фоторезистори

Перші дві групи напівпровідникових резисторів відповідно до цієї класифікації - лінійні резистори і варистори - мають електричні характеристики, слабо залежні від зовнішніх чинників: температури навколишнього середовища, вібрації, вологості, освітленості та ін Для інших груп напівпровідникових резисторів, навпаки, характерна сильна залежність їх електричних характеристик від зовнішніх факторів. Так, характеристики терморезисторов істотно залежать від температури, характеристики тензорезисторів - від механічних напружень.
Розглянемо докладніше різновиди напівпровідникових резисторів.

Варистори

Варистор - це напівпровідниковий резистор, опір якого залежить від прикладеної напруги та, що володіє нелінійної симетричної вольт - амперної характеристикою (ВАХ).
Варистори виготовляють методом керамічної технології, тобто шляхом високотемпературного випалу заготовки з порошкоподібного карбіду кремнію SiC з речовиною, що в якості якого використовують глину.
Зовні варистори оформляються у вигляді стрижнів або дисків.
Нелінійність вольт - амперної характеристики варисторів обумовлена ​​явищами на точкових контактах між кристалами карбіду кремнію: збільшення в сильних електричних полях провідності поверхневих потенційних бар'єрів (при малих напругах) і збільшення провідності точкових контактів між кристалами через розігріву у зв'язку з виділяється на контактах потужністю (при великій напрузі на варисторе).
Оскільки товщина поверхневих потенційних бар'єрів на кристалах карбіду кремнію мала, там можуть виникати сильні електричні поля навіть при малих напругах на варисторе, що призводить до тунелювання носіїв заряду крізь потенційні бар'єри. Таким чином, при малих напругах на варисторе нелінійність ВАХ пов'язана із залежністю провідності поверхневих потенційних бар'єрів від величини напруги.
При великих напругах на варисторе і відповідно, при великих струмах, що проходять через варистор, щільність струму в точкових контактах виявляється дуже великий. Вся напруга, прикладена до варистори, падає на точкових контактах. Тому уд. потужність (потужність в одиниці об'єму), що виділяється в точкових контактах призводить до зменшення загального опору варистора і нелінійності ВАХ.
Основні параметри варисторів:
коефіцієнт нелінійності, який визначається як відношення опору постійному струму (статичного) R до опору змінному струму (диференціальному) r:
, (2.1)
де U і I - напруга і струм варистора.
Для різних типів варисторів l = 2 ... 6;
максимальне допустиме напруження U max доп (від десятків вольт до декількох кіловольт);
номінальна потужність розсіювання Р ном (1 ... 3Вт);
температурний коефіцієнт опору ТКС (в середньому 5 × 10 -3 К -);
гранична максимальна робоча температура (60 ° ... 70 ° С).
Величина ТКС характеризує відносну зміну опору резистора при зміні температури на 1 ° К.

Рисунок 2.1 - Вольт - амперна характеристика варистора
Область застосування варисторів: варистори можна використовувати на постійному і змінному струмі з частотою до декількох кілогерц. Вони використовуються для захисту від перенапруг, в стабілізаторах і обмежниках напруги, в різних схемах автоматики.

Терморезистори

Терморезистори - це напівпровідникові резистори, в яких використовується залежність електричного опору напівпровідника від температури.
Розрізняють два типи терморезисторов: термістор, опір якого із зростанням температури падає (з негативним температурним коефіцієнтом опору ТКС), і позистор, у якого опір з підвищенням температури зростає (з позитивним ТКС).
У термисторах (прямого підігріву) опір змінюється або під впливом тепла, що виділяється в них при проходженні електричного струму, або в результаті зміни температури термістора при зміні теплового опромінення термістора (наприклад, при зміні температури навколишнього середовища).
Зменшення опору напівпровідника зі збільшенням температури може бути обумовлено наступними причинами - збільшенням концентрації носіїв заряду і збільшенням їх рухливості.
Основна частина термісторів, що випускаються промисловістю, виготовлена ​​з полікристалічних окисних напівпровідників - з окислів металів.
Конструктивно термістори оформляють у вигляді: циліндрів, стрижнів, дисків, пластин або намистин і отримують методами керамічної технології, тобто шляхом випалу заготовок при високій температурі.
Матеріалом для виготовлення позисторов служить титан - барієва кераміка з домішкою рідкоземельних елементів. Такий матеріал володіє аномальної температурної залежністю: у вузькому діапазоні температур (діапазоні температур вище точки Кюрі) його питомий опір збільшується на кілька порядків зі збільшенням температури.
Конструктивно позистора оформляють аналогічно термістора.
Основні параметри термісторів:
номінальний опір - це його опір при певній температурі (зазвичай 20 0 С) (від декількох Ом до декількох кОм з допустимим відхиленням від номінального опору ± 5, ± 10 і ± ​​20%);
температурний коефіцієнт опору терморезистора показує відносну зміну опору терморезистора при зміні температури на один градус:
(2.2)
Температурний коефіцієнт опору залежить від температури, тому його записують з індексом, що вказує температуру, при якій має місце дане значення.
Значення ТКС при кімнатній температурі різних термісторів знаходяться в межах (0,8 ... 6,0) 10 -2 До -1;
максимально допустима температура - це температура, при якій ще не відбувається необоротних змін параметрів і характеристик терморезистора;
допустима потужність розсіювання - це потужність, при якій терморезистор, що знаходиться в спокійному повітрі при температурі 20 0 С, розігрівається при проходженні струму до максимально допустимої температури;
постійна часу терморезистора - це час, протягом якого температура терморезистора зменшується в е раз по відношенню до різниці температур терморезистора і навколишнього середовища (наприклад, при перенесенні терморезистора з повітряного середовища з t = 120 0 C в повітряне середовище з t = 20 0 C) .
Теплова інерційність терморезистора, характеризується його постійної часу, визначається конструкцією і розмірами і залежить від теплопровідності середовища, в якій знаходиться терморезистор.
Для різних типів термісторів постійна часу лежить в межах від 0,5 до 140с.
Температурна характеристика терморезистора - це залежність його опору від температури.

Малюнок 2.2 - Температурні характеристики терморезисторов: 1 - термістор; 2 - позистор
Терморезистори (термістори і позистора) застосовують для температурної стабілізації режиму транзисторних підсилювачів, а також у різних пристроях вимірювання, контролю та автоматики (вимірювання контролю та автоматичного регулювання температури, температурної та пожежної сигналізації та ін.)

Тензорезистори

Тензорезистор - це напівпровідниковий резистор, в якому використовується залежність електричного опору від механічної деформації.
Призначення - вимірювання тисків і деформацій.
Принцип дії напівпровідникового тензорізістора заснований на тензорезистивного ефекту - на зміну електричного опору напівпровідника під дією механічних деформацій.
Для виготовлення тензорезисторів найчастіше використовують кремній з електропровідністю n - і p-типів. Заготівлі такого кремнію ріжуть на дрібні пластинки, шліфують, наносять контакти і приєднують висновки.
Основні параметри тензорезисторів:
номінальний опір тензорезистор - це опір без деформації при t = 20 0 C (зазвичай воно має величину від декількох десятків до декількох тисяч Ом);
коефіцієнт тензочутливості - відношення відносної зміни опору до відносного зміни довжини тензорезистор:
. (2.3)
Для різних тензорезисторів До лежить в межах від -100 до +200;
гранична деформація тензорезистор.
Деформаційна характеристика - це залежність відносної зміни опору тензорезистор від відносної деформації.

Малюнок 2.3 - Деформаційні характеристики тензорезисторів з кремнію з електропровідністю р - і n - типів
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Лекція
21.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Прецизійні високочастотні НВЧ високомегаомние і високовольтні резистори і резистори інтегральних
Напівпровідникові нелінійні елементи напівпровідникові діоди
Резистори
Резистори і конденсатори у напівпровідниковому виконанні Топологічні рішення і методи розрахунку
Напівпровідникові матеріали
Напівпровідникові перетворювачі
Напівпровідникові діоди 2
Прилади напівпровідникові
Напівпровідникові діоди
© Усі права захищені
написати до нас