15. Варисторы. Их вольт-амперные характеристики.

Варистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, то есть обладающий нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и имеющий два вывода.

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики варисторов: синие — на основе ZnO, красные — на основе SiC

Нелинейность характеристик варисторов обусловлена локальным нагревом соприкасающихся граней многочисленных кристаллов карбида кремния (или иного полупроводника). При локальном повышении температуры на границах кристаллов сопротивление последних существенно снижается, что приводит к уменьшению общего сопротивления варисторов.

Конструктивно варисторы выполняются обычно в виде дисков, таблеток, стержней; существуют бусинковые и плѐночные варисторы. Широкое распространение получили стержневые подстроечные варисторы с подвижным контактом.

Один из основных параметров варистора — коэффициент нелинейности λ — определяется отношением его статического сопротивления R к динамическому сопротивлению R d:

,

где U и I — напряжение и ток варистора.

Коэффициент нелинейности лежит в пределах 2-10 у варисторов на основе SiC и 20-100 у варисторов на основе ZnO.

Температурный коэффициент сопротивления варистора — отрицательная величина.

Варисторы применяются для стабилизации и регулирования низкочастотных токов и напряжений, в аналоговых вычислителях — для возведения в степень, извлечения корней и других математических действий, в цепях защиты отперенапряжений (например, высоковольтные линии электропередачи, линии связи, электрические приборы) и др.

Высоковольтные варисторы применяются для изготовления ограничителей перенапряжения.

16. Терморезисторы и их вольт-амперные характеристики.

Терморезистор— полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводникового материала от температуры.

Для терморезистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС), простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени

Коэффициент температурной чувствительности и постоянную А можно легко определить, если перестроить температурную зависимость сопротивления терморезистора (1) в спрямляющих координатах (1/T, lnRT). Очевидно, что наклон полученной прямой будет определяться значением коэффициента B, а точка ее пересечения с осью ординат (1/Т = 0) - значением постоянной А. Для большинства типов терморезисторов значения коэффициента В лежат в пределах 3000-16000 К. Важной характеристикой терморезистора является также его статическая вольтамперная характеристика (ВАХ). Она имеет ярко выраженный нелинейный характер (рис. 3). Статическая вольтамперная характеристика терморезистора

ВАХ терморезистора можно разделить на три основных участка: ОА, АВ и ВС. На начальном участке ОА характеристика линейна, так как при малых токах мощность, выделяющаяся в терморезисторе, мала и температура терморезистора изменяется незначительно. На участке АВ линейность характеристики нарушается. С ростом тока рассеиваемая мощность увеличивается, температура терморезистора заметно повышается, а его сопротивление уменьшается. При дальнейшем увеличении тока уменьшение сопро- тивления оказывается столь сильным, что напряжение на терморезисторе уменьшается, и появляется участок ВАХ с отрицательным дифференциальным сопротивлением (участок ВС на рис. 3).