ЛАбЫ_ГРЯЗНОВ_ЛЭТИ / 3 / Кэтэт 3

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра электронных приборов и устройств

отчет

по лабораторной работе №3

по дисциплине «Компоненты электронной техники»

тЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВАРИСТОРОВ и фоторезисторов

Студенты гр. 3291 _________________ Чупаков В. В.

_________________ Зархидзе С.Д. .

Преподаватель _________________ Грязнов А.Ю.

Санкт-Петербург

2025

Цель работы: исследование характеристик варисторов и фоторезисторов.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Варисторы представляют собой полупроводниковые резисторы, сопротивление которых начинает резко падать, если приложенное напряжение увеличивается сверх определенного значения. Вольтамперная характеристика варистора (рис. 1.1.) симметрична относительно начала осей координат.

Уменьшение сопротивления с ростом напряжения связано с падением сопротивления контактов между зернами SiC или оксида. Это происходит вследствие нелинейного роста тока через p–n-переходы, образующиеся на этих контактах в результате автоэлектронной эмиссии из острых участков зерен.

Основными параметрами варисторов являются классификационное напряжение Uкл, максимально допустимая выделяемая энергия W и средняя рассеиваемая мощность. Напряжение Uкл соответствует току через варистор, равному 1 мА. Варисторы всегда работают при напряжениях выше Uкл, так как основное применение варисторов – защита от кратковременных перенапряжений шунтирующим воздействием.

Одним из наиболее информативных параметров варистора является их вольтамперная характеристика. Она может быть измерена несколькими методами: методом прямых или методом косвенных измерений. Если измеряемые токи малы, то целесообразно использовать схему косвенных измерений, приведенную на рис. 1.2.

Фоторезистор – сопротивление на основе полупроводникового соединения, изменяющее свое значение при облучении светом видимого или инфракрасного диапазона. Поскольку фоторезистор не имеет p-n-перехода, то обладает одинаковыми свойствами независимо от направления, протекающего через него тока.

Рис. 1.2. Схема косвенного измерения ВАХ

Основными характеристиками являются его спектральная чувствительность, т. е. зависимость сопротивления от длины волны падающего на него света (рис. 1.3.) и функциональная зависимость, т. е. зависимость величины сопротивления освещенности (рис. 1.4.).

Рис. 1.3. Спектральная чувствительность фоторезистора на основе CdS	Рис. 1.4. Функциональная зависимость фоторезистора

Обработка результатов

1. Вычислим токи, протекающие через на варистор S10K11 при различных напряжениях и занесём его в таблицу 1.1:

Ток протекающий через варистор найдём по закону Ома:

I = (1.1)

где R_б = 2,4 [Ом]

Пример вычисления для 5 [мВ]:

I =

Таблица 1.1

Исследование вольтамперной характеристики варистора S10K11

Напряжение U, В	0	8	16	19,3	20,4	21	21,4	21,9
Напряжение Uб, мВ	0	0,1	0,2	1	5	10	20	40
Ток I, мА	0,0	0,0	0,1	0,4	2,1	4,2	8,3	16,7

2. По формуле (1.1) вычислим токи, протекающие через на варистор CT1206M6G при различных напряжениях и занесём его в таблицу 1.2:

Пример вычисления для 1 [мВ]:

I =

Таблица 1.2

Исследование вольтамперной характеристики варистора CT1206M6G

Напряжение U, В	0	4	8	14,27	14,9	15,31	15,6	15,79
Напряжение Uб, мВ	0	0,1	0,2	1	5	10	20	30
Ток I, мА	0,0	0,0	0,1	0,4	2,1	4,2	8,3	12,5

3. Построим график вольтамперных характеристик варисторов CT1206M6G и S10K11:

Рис 1.5. ­­– ВАХ варисторов CT1206M6G и S10K11

4. Рассчитаем экспериментальные нормировочные сопротивления и занесём его в таблицу 1.3. построим график функциональной зависимости сопротивления фоторезистора:

Нормировочные значения сопротивления рассчитаем по формуле:

R_норм = (1.2)

Пример нормирования значения сопротивления фоторезистора при освещенности, равной 80%:

R_норм = = ≈ 0,21 [у.е.]

Таблица 1.3.

Исследование функциональной зависимости сопротивления фоторезистора

Освещенность, %	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Теор. отн. сопротивление, у.е	1,00		0,65		0,40		0,25		0,15		0,10
Сопротивление, кОм	15,30	13,90	11,50	9,50	9,20	7,70	6,90	4,90	3,20	2,70	2,10
Эксп. отн. сопротивление, у.е.	1,00	0,91	0,75	0,62	0,60	0,50	0,45	0,32	0,21	0,18	0,14

Рис 1.6. - функциональная зависимость сопротивления фоторезистора

5. Рассчитаем экспериментальные нормировочные проводимости и занесём его в таблицу 1.4. построим график спектральной зависимости проводимости фоторезистора:

Нормировочные значения сопротивления рассчитаем по формуле:

𝛾_норм = = (1.3)

Таблица 1.4

Исследование спектральной зависимости проводимости фоторезистора

Длина волны, нм.	400	425	450	475	500	525	550	575	600	625	650	675	700
Теор. отн.проводимость, у.е.	0,3	0,4	0,5	0,62	0,75	0,9	1	0,8	0,75	0,6	0,45	0,3	0,2
Сопротивление, кОм	3,53	2,94	2,6	2,1	1,96	1,72	1,4	1,51	1,65	1,92	2,42	2,94	3,38
Эксп. отн. проводимость, у.е.	0,40	0,48	0,54	0,67	0,71	0,81	1,00	0,93	0,85	0,73	0,58	0,48	0,41

Рис 1.7. – график спектральной зависимости проводимости фоторезистора

Вывод: в результате выполненной работы были вычислены токи, протекающие через на варистор S10K11 и CT1206M6G при различных напряжениях, построены графики ВАХ этих варисторов, построены графики функциональной и спектральной зависимостей сопротивления, проводимости фоторезистора.

При исследовании ВАХ варисторов при небольшом напряжении можно увидеть, что варисторы почти не пропускают ток, но при увеличении напряжения при достижении определённого напряжения можно заметить резкое возрастание тока. Это связано с тем что между острых участков зерен, из которых состоит токопроводящий элемент, возникают пробои, как следствие, протекает электрический ток.

При исследовании функциональной зависимости проводимости фоторезистора, можно заметить, что с увеличением освещённости значение сопротивления падает. Это связано с тем, что при увеличении освещённости в фоторезисторе возникают носители заряда, при этом проводимость фоторезистора растёт, а сопротивление падает. Экспериментальные данные достаточно близки к теоретическим.

При исследовании спектральной зависимости фоторезистора, можно заметить, что с увеличением длины волны проводимость сначала растёт достигает максимума в определённой точке, а затем начинает убывать. Это связано с тем, что энергия запрещённой зоны соответствует энергии квантов света что, падают на фоторезистор. У нас это что соответствует зелёному цвету. Экспериментальные данные достаточно близки к теоретическим.

7