Полупроводниковые терморезисторы (термисторы).

Изготавливаются из окислов меди, кобальта, магния, марганца и т.д. Заготовка размельчается, размалывается и испекается в виде столбика, шайбы или шарика и заливается стеклом.

Термисторы отличаются от металлических термометров сопротивления гораздо меньшими габаритами и гораздо большими значениями ТКС. Причем, ТКС полупроводниковых терморезисторов, как правило, отрицателен и уменьшается обратно пропорционально квадрату температуры .

Температурная зависимость сопротивления такого термометра описывается:

Rt=1÷200кОм

=-200÷600°C

А – постоянная, зависящая от материала и технологии, а также от формы термистора.

В – ТКС.

КМТ; СТ3-21; СТ3-14.

Недостатком полупроводниковых термисторов является нелинейная зависимость сопротивления от температуры и значительный разброс от образца к образцу, что практически исключает взаимозаменяемость без подгонки.

Достоинствами термисторов является высокая температурная чувствительность, маленькие размеры и малая тапловая инерционность.

В качестве характеристик термометра можно назвать:

1. Номинальное сопротивление – сопротивление термометра при t=20°С или t=25°С.

2. Коэффициент температурной чувствительности (В).

Rt1=A·

Rt2=A· , тогда

3. ТКС=

ТКС= =(0,3÷20)%/°С

4. Коэффициент рассеяния = электрической мощности, которую надо выделить в термисторе, чтобы его нагреть на 1°С.

Обычно H=(0,01÷36)мВт/°С

5. Статическая ВАХ

Линейность характеристик при малых тока объясняется тем, что выделяемая в термометре мощность является недостаточной для существенного изменения его температуры. При увеличении измерительного тока происходит разогрев термистора и падение его сопротивления и, следовательно, увеличение тока.

6. Коэффициент энергетической чувствительности = мощности, которую надо подвести подвести к термистору для уменьшения его сопротивления на 1%.

7. Постоянная времени (0,1-140)сек.

Преобразователь сопротивление – напряжение.

Для получения линейной зависимости напряжения от сопротивления преобразователя сопротивление – напряжение резистивный датчик запитывается от источника тока. Если резистивный датчик удален от источника тока или усилителя, то для устранения влияния соединительных проводов используются мостовые схемы, в которых частично или полностью устраняется (компенсируется) влияние сопротивления соединительных проводов, а также начальное сопротивление датчика.

1. Преобразователь, включенный с датчиком в цепь ООС.

U+=

U+=U-

Rx=Ro·(1+α·t)=Ro+ΔR

Rп<<R Ro=R

2. Преобразователь, включенный с датчиком в цепь ОС с источником тока.

Пренебрегаем:

Rп – последовательно с ИТ

Rп2 – последовательно с Rвх ОУ

Rп4=Rп4/к

Rп3 – перед повторителем

Uвых=Iоп·Rх+Еоп

Еоп=I·Ro

Uвых=-I·Ro·α·t°C

3. С датчиком, включенным в плечо моста.

, значит

Т.к. R1=R3=R4=R

R2=R+ΔR то

4. С датчиком, включенным в плечо моста, но с ИТ.

R2=R+ΔR

=>

R1=R3=R4=R

ΔR=R·α·t°C => Uвых=Iоп·(R5+Rп4)·α·t°C

Для устранения влияния емкости проводов можно использовать мостовую схему с короткозамкнутой выходной диагональю (так называемый

квазиуравновешенный мост). В этой схеме потенциал т. А поддерживается равным 0 с помощью ОУ1, а потенциал т. Б поддерживается равным 0 за счет ООС ОУ2. Поскольку напряжение в измерительной диагонали примерно равно 0, то и влияние емкостей, подходящих к измерительной диагонали, будет несущественным. Сопротивления Rп2 и Rп5 не оказывают влияния, т.к. они включены последовательно с высокоомным входом ОУ1.

Rпз включено последовательно с выходом ОУ1 и охвачено ООС поэтому не оказывает существенного влияния.

Д) С линеаризованной характеристикой.

R1 = R2 = R3 =R

Rx = R+ R

Условие линейности:

Условие равновесия моста:

Е) Четырехзажимная схема.

Rг >> Rп.

U1 = U2

Ж) Преобразователь сопротивление­-частота.

= R1*C1