12. Варисторы, вах, параметры

Нелинейные резистивные элементы подразделяются на двухполюсные, двухполюсные управляемые.

а) К двухполюсным резистивным элементам относятся варистор (компаунд из карбида кремния, железа, фосфора). Нелинейность варистора определяется зависимостью сопротивления от напряженности электрического поля.

Вах варистора

Симметричная [i(u)=i(-u)],монотонная[ ]. ВАХ либо положительная, либо отрицательная

(рис. 13.1).

U_ном= 5  5000 В;

I_ном= 0,002  1,5 А.

б ) К управляемым двухполюсным резистивным элементам относится термистор. Это инерционный элемент с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления; изготавливается из смеси оксидов металлов. Управляющим параметром является температура внешней среды. Управляемые двухполюсные резистивные элементы задаются в виде семейства кривых. ВАХ зависит от управляющего элемента. Каждая ВАХ снимается при постоянном значении управляющего параметра. ВАХ имеют падающий участок. Сопротивление термисторов зависит от температуры (рис.13.2) (от тока при Т=const). Постоянная времени для ММТ-1, τ = 85с для ММТ-4 τ = 115 с.

14. Термисторы, вах

Нелинейными элементами являются элементы, параметры которых существенно зависят от токов и напряжений. К нелинейным цепям в общем случае неприменим принцип наложения. На рис. 14.1 показаны обозначения и ВАХ термистора.

1. П ри синусоидальном входном воздействии выходном воздействии выходной сигнал имеет несинусоидальную форму и может содержать как высшие гармоники, так и субгармоники.

2. При отсутствии внешнего воздействия возможны автоколебания.

3. Нелинейные элементы задают нелинейными характеристиками, полученными обычно экспериментально. Стастические характеристики снимают при медленном изменении тока (на низких частотах) или при постоянном токе, динамические характеристики – при быстром изменении переменного тока.

4. Нелинейные резистивные элементы могут быть инерционными и безынерционными. В инерционных элементах (термисторах) нелинейность ВАХ обусловлена изменением температуры в результате протекания тока через элемент. Если постоянная времени нагрева элемента много больше периода переменного тока, то сопротивления элемента за период практически не меняется (ВАХ для мгновенных значений в течение периода линейна). ВАХ инерционного резистивного элемента нелинейна для действующих значений тока.

15 Оптоэлектронные приборы

15.1 Фотоприемники, излучатели

Оптические волны: ­Инфракрасные лучи (0,1- 0,76)10^-3 мм; Видимые лучи (0,76- 0,4)10^-3 мм; Ультрафиолетовые лучи 0,4(10^-3-10^-5) мм. Для преобразования сигналов используют электромагнитные волны оптического диапазона. К приборам относятся фотоприемники, излучатели, индикаторы.

1. Фотоприемники. В основном применяются твердотельные фоторезисторы,

ф отодиоды и фототранзисторы. Принцип действия основан на использовании внутреннего фотоэффекта в твердых телах. Кванты света, поглощаемые полупроводником, освобождают носители заряда с атомов и создают фототок. Основной параметр – интегральная чувствительность. , где I_ф - фототок, Ф- световой поток. Применяют для преобразования светового сигнала в электрический сигнал.

а) Фоторезистор - полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от освещения (рис. 15.1).

б) Фотодиод - полупроводниковый прибор р-n-структуры с прозрачным окном в корпусе, через которое освещается переход. Обратный ток фотодиода зависит от светового потока и не зависит от U_обр. Достоинства – высокая фоточувствительность, малая зависимость от температуры, большое быстродействие.

в) Фототранзистор – аналогичен биполярному транзистору, в котором переход коллектор - база является фотодиодом (рис.15.2). Достоинство - большая фоточувствительность, полная электрическая и технологическая совместимость с интегральными схемами. Недостаток – меньшее быстродействие и зависимость параметров от температуры. Эти недостатки устраняются в интегральных фотоприемниках.

2. Излучатели:

а) Светодиоды – принцип действия основан на спонтанной электролюминесценции. Цвет свечения зависит от используемых материалов(красный, оранжевый, желтый). Применяют в качестве индикаторов состояния и для преобразования электрического сигнала в световой.

б) Оптроны – совмещается в одном корпусе источник энергии и фотоприемник.

Применяют для гальванической развязки цепи устройств и линий передачи (рис. 15.4).

в) Лазеры – оптический генератор согласованного во времени когерентного излучения. Применяют в качестве источника светового сигнала в оптоэлектронных устройствах, в системах связи.