книги из ГПНТБ / Шефтель И.Т. Терморезисторы. Электропроводность 3[[i]]d[[ i]]-окислов. Параметры, характеристики и области применения

290 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ [ГЛ. V I I I

скорости движения и теплопроводности жидкости или газа, давления газа, а также работа TP в качестве газоанализа­ тора.

Величину коэффициента рассеяния Н для отдельного образца легко определить по его вольт-амперной характе­

В настоящее время теория тепловых режимов разра­ ботана только для TP с отрицательным ТКС и с экспонен­ циальной зависимостью сопротивления от температуры. Для позпсторов положение значительно слоягаее, так как температурную характеристику позистора трудно аппрок­ симировать одним математическим выражением во всем интервале рабочих температур, и, кроме того, как уже указывалось, из-за варисторного эффекта температурная

те [371].

Экспериментальное исследование вольт-амперных ха­ рактеристик позисторов показало, что, еслп эти характери­ стики изображать в координатах / = / (V), то изменение температуры окружающей среды и коэффициента рассе­

увеличении Т или уменьшении Н максимум характери­ стики снижается, причем в первом случае уменьшается крутизна падающего участка). Подробнее этот вопрос об­ суждается при рассмотрении релейного эффекта в цепях с ТР. Увеличение ТКС позисторов приводит к смещению максимума характеристики I = f (V) в сторону больших напряжений и к росту крутизны падающего участка ка­ чественно также, как и для обычных ТР.

Часто для решения конкретной технической задачи необходимо иметь TP с вполне определенным видом вольтамперной характеристики. Например, ее горизонтальная часть, идущая параллельно оси токов, должна находиться В заданных пределах силы тока. Промышленностью, од-

292 О С Н О В Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы И Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И [ГЛ . v m

ч

\\

/3^

Рис. 115. Статические вольт-амперные характеристики (1) двух идентичных T P типа СТ6-2Б при их последовательном (2) и парал­ лельном (3) соединении, снятые в спокойном воздухе при 20 °С.

Пунктиром показана отрицательная ветвь характеристики T P , соединенных по­ следовательно, при одинаковом нагреве обоих образцов.

На рис. 115 приведены статические вольт-амперные ха^- рактеристики двух идентичных позисторов при их последо­ вательном и параллельном соединении. При последова­ тельном соединении и малых нагрузках (на положитель­ ной ветви характеристик) напряжения будут склады­ ваться и суммарная положительная ветвь будет суммой положительных ветвей характеристик обоих образцов. Однако при дальнейшем увеличении нагрузки и переходе за точку перегиба характеристик один из позисторов не­ избежно будет нагреваться раньше другого из-за хотя бы минимального различия в электрических или тепло­ вых характеристиках образцов, а также окружающих температурных условий. Вследствие этого суммарная от­ рицательная ветвь характеристик будет являться суммой отрицательной ветви характеристики одного образца и положительной ветви другого.

При параллельном соединении позисторов происходит нормальное суммирование токов. Если один из образцов будет нагрет выше другого, его сопротивление увели­ чится и большая часть тока будет проходить через более холодный образец (с меньшим сопротивлением) до тех пор, пока их температуры не сравняются.

Таким образом, по своему поведению в схемах позисторы существенно отличаются от TP с отрицательным ТКС. Их нельзя соединять последовательно для суммиро­ вания рабочего напряжения, которое можно приклады­ вать к позисторам.

Позисторы можно соединять последовательно и па­ раллельно с обычными ТР. Получающиеся при этом вольтамперные характеристики приведены на рис. 116. Такой прием позволяет получить блок с вольт-амперной харак­ теристикой того же типа, что и у одного позистора при до­ статочно низкой температуре (рис. ИЗ). Применение раз­ личных комбинаций позисторов и TP с отрицательным ТКС значительно расширяет возможности использования этих приборов в технике (§ 9.3.7).

Вольт-амнерные характеристики TP эксперименталь­ но определяются с помощью схемы, представленной на рис. 117. При точных измерениях TP помещается в тер­ мостат, в котором поддерживается необходимая темпера­ тура. Источником питания служат сухие батареи или кенотронный выпрямитель. Для измерения падения

потенциала на TP лучше всего использовать катодный вольт­ метр, приключая его к точкам а, Ь. При работе со стрелоч­ ным прибором и при необходимости достаточно точных

Ч I I I I

И)

измерений следует учитывать ток через вольтметр. Пере­

Сделаем несколько пред­ варительных замечаний. До­ пустим, что в схеме, изобра­ женной на рис. 117, терыоре-

зистор RT заменен постоянным резистором R2. Ток через вольтметр н сопротивление миллиамперметра считаем

§ 8.3] В О Л Ь Т - А М П Е Р Н Ы Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И 295

пренебрежимо малыми. Пусть напряжение на схеме, сни­

щается параллельно себе вдоль прямой ОС. Если напря­

Рассмотрим теперь схему (рис. 117), в которую включен TP RT С отрицательным ТКС. На рис. 119 кривая 1 яв­ ляется вольт-амперной характеристикой ТР. Прямая 2 — вольт-амперная характеристика резистора R X . Кривая 3 является геометрической суммой кривой 1 и прямой 2 и

S) 8.31 ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 29?

ветствующей точке С3, лежащей на устойчивом участке вольт-амперной характеристики цепи, на котором ее диф­ ференциальное сопротивление снова положительно. Это явление связано с нарушением теплового равновесия меж­ ду TP и внешней средой. Оно происходит вследствие того,

и уменьшение величины его сопротивления, что приводит к быстрому увеличению силы тока в цепи. В точке С3' тепловое равновесие снова устанавливается. Рассмотрен­ ное явление Г. К. Нечаев назвал релейным эффектом в це­ пи с терморезистором [372].

Из-за релейного эффекта, возникающего в режиме повышения величины напряжения на схеме, не удается снять участок вольт-амперной характеристики T P , лежа­ щий между точками С2 и С3. При дальнейшем повышении величины напряжения, например до V2, рабочая точка цепи постепенно перемещается вдоль устойчивого уча­

2.J8 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ 1.ГЛ. V I I J

этой прямой с осью ординат определяет величину напря­ жения V0, а точка пересеченпя с вольт-амперной характе­ ристикой — силу тока / 3 в цепи после развития релейного эффекта.

Если после того, как напряжение на схеме достигает величины F 2 , начать снова постепенно снижать его, то

станет меньше / 6 , она самопроизвольно уменьшается до значения 1Х, соответствующего точкам CL и Сх вольт-ам­ перных характеристик цепп и ТР. Таким образом, вслед­ ствие развития релейного эффекта участок характеристики СгСъ снять не удается.

Для предупреждения возникновения релейного эф­ фекта в цепи сопротивление резистора Rx нужно брать достаточно большим. Релейный эффект не возникает, ког­ да на вольт-амперной характеристике цепи (кривая 3) отсутствует участок с отрицательной величиной дифферен­ циального сопротивления. Подобный пример был разоб­ ран нами ранее (рис. 119). Для этого добавочное сопротив­

в которой наклон характеристики (т. е. величина произ­ водной dV/dl) достигает максимума.

При работе с T P , имеющими отрицательный ТКС, возможность возникновения релейного эффекта всегда нужно учитывать, так как через образец может пойти недопустимо большой ток. Без знания вольт-амперной характеристики T P нельзя определить необходимую вели­ чину добавочного сопротивления, поэтому следует брать его возможно большим. При этом, однако, значительно увеличи­ вается напряжение V0, которое нужно приложить к схеме.

В цепи с позистором в области нагрузок, соответствую­ щих положительным ТКС, также может возникнуть ре­ лейный эффект [373]. Однако условия его развития не­ сколько иные в сравнении с TP, обладающими отрица­ тельным ТКС. Рассмотрим цепь, состоящую из позистора, соединенного последовательно с постоянным резистором R, и будем постепенно увеличивать напряжение, прило­ женное к схеме. Вольт-амперные характеристики пози­ стора, резистора и всей цепи приведены на рис. 122 (соот­ ветственно кривые 1, 2 я 3). Если напряжение V меньше

3

Иг—

Рис. 122. Возникновение релейного эффекта в цепи с позистором.

значения У2> соответствующего максимально возможному току 13 в цепи (точка С3), то рабочий режим цепи будет определяться точкой (например, С6 ) на устойчивом уча­

становится неустойчивым, так как на участке С3 — С4 позистор имеет отрицательную величину дифференци­ ального сопротивления. Из-за нарушения теплового рав­ новесия между TP и окружающей средой ток, вследствие увеличения сопротивления позистора, быстро, лавино­