Параметры и характеристики терморезисторов. Применение

Современные терморезисторы изготавливаются из многих полупроводниковых материалов. Для этой цели применяются германий Ge, кремний Si, карбид кремния SiС и др. Однако подавляющее большинство промышленных типов ТР созданы на основе окислов переходных материалов (Mn, Co, Ni, Cu, V и др.). Изготавливаются ТР, как правило, спеканием порошковых материалов в форме бусинок, стержней, дисков.

К основным параметрам ТР с отрицательным ТКС относятся:

1) габаритные размеры;

2) величина сопротивления R_t при определенной температуре t (20⁰ или 150⁰ для высокотемпературных ТР);

3) ТКС в % на 1⁰ С при температуре t;

4) постоянная времени, характеризующая тепловую инерционность ТР (время, за которое температура ТР изменится на 63% от разности температур образца и среды);

5) максимально допустимая температура;

6) максимально допустимая мощность рассеяния;

7) коэффициент энергетической чувствительности в ВТ /% R, равный мощности, которую нужно рассеять на ТР для уменьшения его сопротивления на 1%.

Одним из важнейших характеристик ТР являются статические вольт-амперные характеристики. На рисунке 72.8 представлена типичная ВАХ ТР с отрицательным ТКС. На начальном участке характеристика близка к линейной, так как при малых токах мощность рассеяния мала для того, чтобы нагреть ТР. Дифференциальное сопротивление . При дальнейшем повышении силы тока ТР нагревается, его сопротивление уменьшается. При некотором значении I_m напряжение становится максимальным U_m, а затем из - за сильного уменьшения сопртивления U падает, и величина становится отрицательной.

Рисунок 72.8

Терморезисторы широко применяются в технике. На основе ТР разработаны системы измерения и регулирования температуры, противопожарной сигнализации и теплового контроля, созданы схемы температурной компенсации ряда элементов электрических цепей, изменения вакуума, скорости движения жидкостей и газов. ТР используются в качестве бесконтактных переменных сопротивлений, ограничителей и предохранителей в цепях электрического тока, стабилизаторов напряжения, генераторов и др. ТР, называемые боломерами, широко применяются для регистрации инфракрасного излучения. Пружина ВАХ уменьшается.

Рабочая формула

(72.11)

где, – ширина запрещенной зоны; К = 1,38 10^-23 Дж/К=0,86 10^-4 эВ/К

lnR и взять из графика (рисунок 72.2).

Описание установки и методы измерений.Терморезистор помещен в сосуд с холодной водой. Нагрев воды осуществляется электрическим нагревателем. Температура измеряется термометром. В работе предусматривается проведение измерений в интервале температур от комнатной или несколько низшей до Т ~ 100 ⁰С.

Сопротивление ТР определяется с помощью измерительного моста постоянного тока МО-62. Принципиальная схема моста приведена на рисунке 72.9.

Rd

МОСТ

		Rcp
	R2
		PG
				RK

R3

Рисунок 72.9

R_СР представляет собой пятидекадный магазин сопротивлений, используемый в качестве плеча сравнения. R₂ и R₃ – плечи отношения моста, соотношение которых может меняться с помощью переключателя (не показанного на схеме). Терморезистор RK подключается к зажимам П1 и П2 (R_x). Равновесие моста достигается при равенстве отношений сопротивлений:

, откуда

При равновесии стрелка нуль-гальванометра РG устанавливается на нуль.