Главная » Справочник » Основы электроники

Полупроводниковые резисторы
111
   Полупроводниковые резисторы
Полупроводниковым резистором зовется  полупроводниковый прибор, имеющий два вывода, в котором применяется способность изменять электрическое сопротивление этого прибора в зависимости от приращения (изменения) напряжения, освещенности, температуры и других факторов.
   Чтобы получить полупроводниковые резисторы, полупроводники равномерно легируют специальными примесями. Благодаря применению разных типов примесей и видов конструкций резисторов, получают различные типы зависимости от внешних факторов. Классификация, а также графические условные обозначения даны на рис. 1.

   Здесь первые два типа полупроводниковых резисторов, т. е. линейные и нелинейные (варисторы), у которых электрические характеристики почти не зависят от таких факторов, как окружающая температура, влажность, вибрация, освещенность и т. д. Для других типов полупроводниковых резисторов типична значительная связанность электрических характеристик от этих факторов, и потому их широко применяют как первичные преобразователи неэлектрических параметров в электрические. Под действием температуры сильно изменяются электрические характеристики терморезисторов, а на освещенность «реагируют» фоторезисторы, от механического давления меняется сопротивление тензорезистора.
   В линейном резисторе используется слаболегированные примеси, например, кремний, арсенид галлия.
Плотность электрического тока и напряженность электрического поля существенно не влияют на удельное электрическое сопротивление этого полупроводника. Вследствие этого сопротивление линейных полупроводниковых резисторов практически постоянно в больших пределах изменений токов и напряжений. Эти резисторы широко используют в интегральных микросхемах.
   У варистора вольт-амперная характеристика выглядит нелинейной потому, что у него сопротивление зависит от напряжения, поданного на этот варистор. Варисторы изготовляют из карбида кремния. Причиной нелинейной характеристики варистора служит местный разогрев контактах среди множества кристаллов карбида кремния. При этом сопротивление контактов сильно уменьшается, что в итоге и приводит к снижению единого сопротивления варистора.  Вольт-амперная характеристика этого прибора показана на рис. 2. Основная величина варистора – коэффициент нелинейности

   Коэффициент нелинейности у разных типов варисторов находится в границах от 2 до 6.
   Полупроводниковый прибор, где применяется связанность сопротивления проводника от внешней температуры, называется терморезистором.
Существуют два типа терморезисторов:
1.    Термистор, у которого, чем выше температура, то тем ниже его сопротивление;
2.    Позистор, сопротивление которого растет с повышением температуры.
Конструкции термисторов приведены на рис. 3, а-в.       Термисторы получают обычно из полупроводников с электронной проводимостью – окиси металлов и смеси этих окисей. Термисторы обычно изготавливают в виде шайб, бусин, дисков. Чтобы получить термистор косвенного подогрева, обычный термистор размещают в стеклянный баллон, а подогрев осуществляется специальной обмоткой.

   Температурная характеристика приведена на рис. 4. Она показывает как от температуры зависит сопротивление терморезистора. Хотя для различных полупроводников стиль этой зависимости разный, все-таки для многих полупроводников в широком спектре температур сопротивление резистора выражается экспоненциальным законом

RI = Kеβ/Τ ,

где К – коэффициент, который зависит от размеров терморезистора;
β – коэффициент, величина которого зависит от насыщенности примесей в полупроводнике;
Т – абсолютная температура.
Основной параметр терморезистора – это температурный коэффициент сопротивления
α = (1/ RT)(dRT/dT)100,
который показывает процентную перемену сопротивления терморезистора при варьировании температуры.
  Промышленность выпускает терморезисторы с температурным коэффициентом сопротивления α = - 0,3 ÷ - 0, 66. Термистор не имеет вентильных свойств и ему свойственна довольно большая тепловая инерция. Вследствие этого терморезисторы в электрических цепях используются в качестве обычных резисторов, электрическое сопротивление которых связана с окружающей температурой и действующего тока, вдобавок  до высоких частот (в пределах 100 – 500 МГц) индуктивность и паразитная емкость терморезисторов не оказывает существенного влияния. Эту особенность применяют для измерения токов в цепях высокой частоты.
   Если у терморезистора отрицательный коэффициент сопротивления (ТКС), то у позистора (потому он так и называется) ТКС положительный. Его изготавливают из титанат-бариевой керамики с добавлением редкоземельных элементов. Этому материалу свойственна неестественная температурная зависимость: если повысить температуру выше точки Кюри, то его сопротивление увеличивается на ряд порядков. Визуально позисторы схожи термисторам. График зависимости сопротивления от температуры для позистора показан на рис. 4 (кривая 2). ТКС позистора лежит в пределах 10÷50 рядом с точкой Кюри.
   Терморезисторы находят применение в системах тепловой защиты, регулировки температуры, противопожарной сигнализации. Термисторы также можно применять для измерения температуры в широких пределах, позиситоры же – в узких температурных пределах.

   Если сопротивление полупроводникового прибора зависит от степени освещенности, то такой прибор называется фоторезистором. Подробно о фоторезисторах будет рассматриваться в другой статье.
Если сопротивление полупроводникового прибора зависит от механических деформаций, то такой прибор называется тензорезистором.
   Тензорезисторы получают из кремния с различной полупроводимостью.
Важная особенность тензорезистора – это его деформационная характеристика, (рис. 5). В ней характеризуется зависимость  ΔR/R от Δl/l (l – длина рабочего тела тензорезистора). Параметры тензорезистора – его номинальное сопротивление Rном = 100÷500 Ом, а также коэффициент тензочувствительности
К = (ΔR/R)/(Δl/l) = -150÷150.




Категория: Основы электроники | Добавил: Егор (15.09.2013)
Просмотров: 11947 | Теги: терморезисторы, фоторезисторы, полупроводниковые резисторы, позисторы, варисторы, термисторы, тензорезисторы | Рейтинг: 5.0/3
Интересное и полезное.

Всего комментариев: 0
avatar