61.Полупроводниковые терморезисторы (тр). Основные характеристики тр: температурная зависимость сопротивления, вольт-амперные характеристики, инерционность, стабильность и срок службы.

Терморезисторами называются приборы, у которых электрическое сопротивление изменяется при изменении температуры. На использовании этих приборов основан один из распространенных методов электрических измерений температуры. Изменение сопротивления в зависимости от тем­пературы количественно выражается температурным коэффициентом со­противления (ТКС). Терморезистивный эффект проявляется в металлах и используется в проволочных термометрах сопротивления, однако ТКС в случае металлов мал - 0.4-0.5 %/град. В полупроводниках ТКС в 10-20 раз выше, чем в металлах. Приме­нение полупроводниковых резисторов повышает точность измерений и по­зволяет использовать более простые вторичные приборы. Терморезисторы находят широкое применение в современной техни­ке. Однако терморезисторы из окислов переходных металлов полностью не удовлетворяют некоторым новым ее требованиям. В частности, слабой стороной таких приборов является временная стабильность, которая ока­зывается во многих случаях недостаточной, несмотря на проведение ис­кусственного старения в процессе их изготовления. Материалом для изготовления монокристаллических терморезисто­ров чаще всего служат германий, кремний, их твердые растворы, карбид кремния и другие полупроводники. Терморезисторы для низкотемпературных измерений были разрабо­таны из германия, легированного сурьмой и золотом, кремния, легирован­ного медью, антимонида галлия, арсенида галлия и др. Изготовление терморезисторов из объемных поли- и монокристаллов имеет все те же общие для кристаллических приборов недостатки, заклю­чающиеся в обилии точной механической обработки элементов, высокой себестоимости продукции. Основные характеристики герморезисторов: Полупроводниковые терморезисторы (ТР) широко применяются в технике для измерения и контроля температур. К ТР современных температурных датчиков предъявляют ряд специ­альных требований: миниатюрность, малая постоянная времени, высокая стабильность, линейность статической характеристики в широком диапа­зоне температур, взаимозаменяемость. Температурная ’зависимость сопротивления: Величина сопротивления ТР с отрицательным ТКС в рабочем диапа­зоне температур изменяется в зависимости от температуры по экспоненци­альному закону: R = Ае^/Т, Для практических расчетов величины сопротивления ТР при различ­ных температурах окружающей среды можно пользоваться формулой: RT2 = Rne ^vT|T! . При измерениях Rn, Rt2 терморсзистор необходимо помещать в ультратсрмостат. Температуры Т| и Т₂ должны поддерживаться и измерять­ся с точностью не ниже 0.05 °С . Вольт-амперные характеристики: При использовании ТР в ряде случаев существенное значение имеют их статические вольт-амперные характеристики, определяющие зависи­мость тока, протекающего через чувствительный элемент, от величины приложенного к нему напряжения в условиях теплового равновесия между ТР и внешней средой. Вид вольт-амиериой характеристики ТР, помимо его конструкции и габаритных размеров, определяется величиной электрического сопротив­ления, параметрами полупроводникового материала, средой, которая окру­жает ТР, се температурой, а также свойствами тепловой связи ТР с внеш­ней средой. Инерционность: Тепловая инерционность ТР в основном определяется скоростью восприятия им температуры окружающей среды. О степени тепловой инерционности судят по величине постоянной времени. За величину постоянной времени бусинковых ТР принимают время, в течение которого температура ТР, предварительно нагретого электриче­ским током и находящегося в воздушной среде с температурой 20 °С, уменьшится в е раз (2.718). Инерционность ТР зависит от их конструкции и размеров, а также определяется теплопроводностью окружающей среды. Стабильность и срок службы: Промышленные образцы современных терморезисторов достаточно стабильны, если при эксплуатации их температура не превышает макси­мально допустимой величины. Характеристики изменения сопротивления некоторых промышленных ТР в результате их длительного пребывания при максимальной рабочей температуре даны на графиках (рис. 4.2). Измене­ния этой величины при длительном хранении ТР в нормальных условиях. Максимальный срок службы ТР, гарантируемый техническими усло­виями, обычно составляет не менее 5000 ч. Длительное хранение ТР или их эксплуатация при температурах, не превышающих предельно допусти­мых значений, улучшает стабильность полупроводникового элемента. Ограничение срока службы техническими условиями обычно связа­но с возможным появлением дефектов в металлической арматуре или в за­щитном покрытии. При аккуратном и бережном обращении с ТР и экс­плуатации их в нормальных условиях они могут работать значительно дольше, чем указано в технических условиях.