3.3. Содержание отчета

3.3.1. Цель работы, схемы измерений.

3.3.2. Заполненные таблицы 3.1, 3.2, 3.3.

3.3.3. Пример расчета a_T и В для термистора и a_T для позистора.

3.3.4. Графики температурных зависимостей сопротивления для термистора и позистора (для позистора – с экстраполяцией до +125°С).

3.3.5. График ВАХ позистора в режиме саморазогрева.

3.3.6. Выводы (с анализом полученных характеристик).

Лабораторная работа №4. Исследование стабилитронов и варисторов Цель работы

Исследование характеристик стабилитронов и варисторов.

4.1 Основные сведения о стабилитронах и варисторах

Стабилитрон (диод Зенера) — полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации напряжения в источниках питания. По сравнению с обычными диодами имеет достаточно низкое регламентированное напряжение пробоя (при обратном включении) и может поддерживать это напряжение на постоянном уровне при значительном изменении силы обратного тока. Если параллельно стабилитрону подключить нагрузку, то напряжение на ней тоже не будет изменяться. Материалы, используемые для создания p-n перехода стабилитронов, имеют высокую концентрацию примесей. При относительно небольших обратных напряжениях в переходе возникает электрическое поле, вызывающее его электрический пробой, являющийся обратимым (если не наступает тепловой пробой из-за большой силы тока). На рис. 4.1 показан вид вольтамперной характеристики стабилитрона, где U_стаб— напряжение стабилизации, а I_стаб — ток стабилизации.

Рис 4.1. ВАХ стабилитрона	Рис. 4.2. ВАХ варистора

Стабилитрон характеризуется следующими основными параметрами: минимальный и максимальный токи стабилизации, напряжение стабилизации при заданном токе стабилизации, дифференциальное сопротивление, температурный коэффициент напряжения стабилизации.

Варисторы представляют собой полупроводниковые резисторы, сопротивление которых начинает резко падать, если приложенное напряжение увеличивается сверх определенного значения. Вольтамперная характеристика варистора (рис. 4.2.) симметрична относительно начала осей координат. Варисторы изготавливают методами керамической технологии из карбида кремния или оксидов металлов. Уменьшение сопротивления с ростом напряжения связано с падением сопротивления контактов между зернами SiC или оксида. Это происходит вследствие нелинейного роста тока через p-n-переходы, образующиеся на этих контактах, в результате автоэлектронной эмиссии из острых участков зерен. Основными параметрами варисторов являются классификационное напряжение U_кл, максимально допустимая выделяемая энергия W и средняя рассеиваемая мощность Р_ср.

Напряжение U_кл соответствует току через варистор, равному 1 мА. Варисторы всегда работают при напряжениях выше U_кл, так как основное применение варисторов – защита от кратковременных перенапряжений своим шунтирующим воздействием. Выделяемая в варисторе энергия W нормируется изготовителем для некоторой максимальной продолжительности перенапряжения. Теплоемкости структуры варистора оказывается достаточно, чтобы он не перегрелся от однократно выделенной энергии W за время t. Известно, что энергия связана с мощностью следующим выражением:

, (4.1)

где Р – аналитическое выражение зависимости мощности от времени; t – временной интервал, для которого ведется расчет энергии. Для прямоугольной формы функции Р формула (4.1) приводится к выражению:

W = Pt. (4.2)

При наличии повторяющихся импульсных перенапряжений разогрев структуры варистора происходит в результате выделения средней мощности:

, (4.3)

где Р – зависимость мощности от времени; t – длительность импульса; Т – длительность периода; F – частота следования импульсов (F = 1/T).

Если импульсная выделяемая мощность Р_и имеет прямоугольную форму, то для длительности импульса t_и средняя выделяемая мощность равна:

Р_ср = (1/Т) ∙ Р_и ∙ t_и = F ∙ Р_и ∙ t_и (4.4)