Тема 14 Термоэлектрические приборы § 14.1 Полупроводниковые терморезисторы

Терморезисторы представляют собой полупроводниковые резисторы, у которых сопротивление сильно зависит от температуры. Их еще называют термосопротивлениями или термисторами. Чаще всего терморезисторы изготавливаются из оксидов металлов и имеют отрицательный ТКС. Они оформлены в виде стержней, пластин, дисков, шайб или бусинок. Выпускаются также терморезисторы, имеющие в некотором, сравнительно узком интервале температур положительный ТКС и называемые позисторами.

На рисунке 14.1 показаны кривая зависимости сопротивления терморезистора с отрицательным ТКС от температуры, вольт-амперная характеристика при различных условиях теплоотвода и изображение терморезистора на схемах. Кривая 1 соответствует наилучшему теплоотводу, а кривая 2 – наихудшему.

Рисунок 14.1 - Характеристики и условное графическое обозначение тиристора

Терморезисторы применяются в качестве датчиков температуры и нелинейных резисторов в различных устройствах автоматики. Специальные малогабаритные сдвоенные терморезисторы, называемые болометрами, применяются для измерения лучистой энергии. Некоторые терморезисторы выпускаются с косвенным подогревом, т. е. имеют подогреватель в виде проволочки, через которую пропускают ток.

Важнейшие параметры терморезисторов :

- номинальное сопротивление (от нескольких ом до нескольких килоом с допусками ±5, +10 и ±20%);

- температурный коэффициент сопротивления, (~ - (0,8 ÷ 6,0) 10-² К-¹) Кроме того, для некоторой определенной температуры, например

20 °С, указывается сопротивление постоянному и переменному току.

При эксплуатации надо учитывать максимальную допустимую температуру и максимальную допустимую рассеиваемую мощность.

94

§ 14.2 Измерение температуры с помощью полупроводниковых диодов

На электропроводность полупроводников значительное влияние оказывает температура. При повышении температуры усиливается генерация пар носителей заряда, т. е. увеличивается концентрация носителей и проводимость растет. Поэтому свойства полупроводниковых диодов сильно зависят от температуры. Это наглядно показывают вольт-амперные характеристики, снятые при различной температуре. На рисунке 14.2 они представлены для германиевого диода.

Рисунок 14.2 – Влияние температуры на вольтамперную характеристику диода

Как видно, при повышении температуры прямой и обратный токи растут. Очень резко увеличивается обратный ток, что объясняется усилением генерации пар носителей. У германиевых диодов обратный ток возрастает примерно в 2 раза при повышении температуры на каждые 10°С. Это можно выразить следующей формулой:

обр() = обр(20"С ) • 2("20)/10

0С)

Следовательно, если температура поднялась с 20 до 70 °С, то ток /_обр увеличивается в 2⁵, т. е. в 32 раза. Кроме того, с повышением температуры у германиевых диодов снижается напряжение электрического пробоя.

У кремниевых диодов при нагреве на каждые 10°С обратный ток увеличивается примерно в 2,5 раза, а напряжение электрического пробоя при повышении температуры сначала несколько возрастает, а затем уменьшается.

Прямой ток при нагреве диода растет не так сильно, как обратный. Это объясняется тем, что прямой ток возникает главным образом за счет примесной проводимости, а концентрация примесей не зависит от температуры.

С повышением температуры несколько возрастает барьерная емкость диода. Температурный коэффициент емкости (ТКЕ), показывающий изменение емкости при изменении температуры на один градус, равен 10-⁴ -

10-³ К-¹.

95