2.9. Терморезисторы

Терморезисторами называют элементы, сопротивление которых зависит от температуры. Существуют различные модификации этих элементов, однако большинство терморезисторов составляют термисторы - терморезисторы прямого подогрева, сопротивление которых зависит от значения протекающего через них электрического тока. Термисторы изготавливают из полупроводниковых материалов. Конструктивно они представляют собой объемные тела с однородным составом. Условное обозначение терморезисторов приведено на рис 2.12, а.

а)	б)
Рис. 2.12

Зависимость сопротивления термистора от температуры - температурная характеристика (ТХ) приведена на рис. 2.12, б. Уменьшение сопротивления с увеличением температуры – общее свойство полупроводниковых материалов: подвод тепловой энергии к атомам полупроводника приводит к высвобождению электронов с наружных орбит. Свободные электроны под действием приложенного внешнего напряжения двигаются к положительному полюсу и образуют электрический ток. При малых токах нагрев термистора слабый, сопротивление – большое, поэтому напряжение на термисторе значительное. С возрастанием тока нагрев увеличивается, сопротивление понижается, поэтому снижается и напряжение.

Кроме термисторов к терморезисторам относятся болометры, реагирующие на энергию электромагнитных волн сверхвысоких частот; терморезисторы косвенного подогрева, имеющие форму втулок, надеваемых на источники теплового излучения; позисторы, изготавливаемые из особой группы полупроводников – цирконатов и титанатов бария и свинца, у которых за счет доменной структуры материала имеет место увеличение сопротивления при возрастании температуры.

2.10. Варисторы

Варистор – нелинейное полупроводниковое сопротивление (НПС), управляемое приложенным к этому элементу напряжением. Варисторы не имеют электронно-дырочных переходов и выполняются, как правило из порошкообразного карбида кремния SiC. Оба компонента относятся к четвертой группе таблицы Д.И. Менделеева, поэтому карбид кремния, несмотря на наличие двух составляющих относится к чистым полупроводникам. Применяются и другие полупроводниковые материалы, в том числе разработанный в 70-е годы прошлого столетия в ЛЭТИ материал «лэтин».

Рис. 2.13

Условное обозначение варистора приведено на рис. 2.13. На рис. 2.14, а приведена вольт-амперная характеристика варистора, а на рис. 2.14, б – зависимость сопротивления варистора от приложенного напряжения. Характеристики инвариантны к полярности приложенного к варистору напряжения.

Рис. 2.14

Несмотря на кажущуюся простоту устройства варистора его свойства обусловлены довольно сложными физическими процессами. Пористость карбида кремния приводит к тому, что в толще материала имеются острые зубцы материала, внутренние поверхности покрыты тонкой пленкой окисла, контакты отдельных кристаллов имеют небольшую площадь, а потому – большое сопротивление. При повышении напряжения, приложенного к варистору, на остриях возникает автоэлектронная эмиссия, происходят пробой оксидных пленок и микронагрев контактных площадок кристаллов. Все три механизма обуславливают понижение сопротивления элемента.