2. Лабораторная работа № 2

Исследование полупроводниковых терморезисторов

2.1 Цель работы

Целью работы является изучение различных типов терморезисторов ТР, электрических и принципиальных схем устройств с ТР, проведение экспериментальных исследований основных характеристик ТР.

2.2 Общие сведения

Резисторы, сопротивления которых в значительной степени зависят от температуры, называют терморезисторами.

Терморезистивные измерительные преобразователи используются в устройствах измерения и регулирования температуры и в устройствах автоматики и контроля [3]; в схемах компенсации температурной погрешности [3]; в приборах для измерения скорости движения жидких и газообразных сред (термоанеометрах) [5].

Наиболее широко используются металлические и полупроводниковые терморезисторы [4].

Большинство химически чистых материалов обладают положительными температурными коэффициентами сопротивления (ТКC), который колеблется в интервале температур 0100C от 0,0035 до 0,0068С^-1. ТКС определяет относительные изменения сопротивления при изменении температуры на один градус.

Для измерения температуры используются материалы, обладающие высокостабильным ТКС, линейной зависимостью сопротивления от температуры, хорошей воспроизводимостью свойств и инертностью к воздействию окружающей среды. К таким материалам относится платина, медь, вольфрам и никель.

Сопротивление платиновых терморезисторов в диапазоне температур от 0 до 1650С выражается соотношением:

, (2.1)

где: R₀ – сопротивление при 0С; - температура, С, A=3.96487^.10^-3 C, B =-5.847^.10^-7 C^-2.

Сопротивление медных проводников в диапазоне от -50С до +180С рассчитывается по формуле:

, (2.2)

где =4.25^.10^-3 C^-1.

Чувствительность терморезисторов определяется производной , тогда для платины , для меди .

Полупроводниковые терморезисторы ПТР (или терморезисторы) отличаются от металлических меньшими габаритами и большими значениями ТКR. Выпускаются серийно во многих модификациях. Основные конструкции ПТР показаны на рис. 2.1

Зависимость сопротивления термочувствительного элемента от температуры описывается выражением:

, (2.3)

где: R₁-номинальное сопротивление, составляющее Т₁=293К, В - постоянный коэффициент, Т- текущее значение температуры.

Температурный коэффициент сопротивления полупроводникового терморезистора существенно зависит от температуры: . Поэтому статическая (температурная) характеристика существенно нелинейная (рис.2.2).

Статическая вольтамперная характеристика (ВАХ)- зависимость между протекающим током и падением напряжения на нем – нелинейна. Вид ВАХ существенно зависит от температуры среды и условий теплообмена. На рис.2.3, рис.2.4 показаны некоторые ВАХ термисторов.

Наибольшее распространение имеют терморезисторы, изготовленные из смесей окислов кобальта, меди, марганца (типы СТ1, СТ3, ММТ, КМТ)

Кроме того выпускаются позисторы – терморезисторы, обладающие в ограниченном диапазоне температур положительным ТК (типы СТ5,СТ6), которые изготавливаются на основе титаната бария.

В лабораторной работе экспериментально исследуют статические (температурные) и вольтамперные характеристики термисторов. Схема электрическая принципиальная стенда приведена на рис.2.5, на рис.2.6 – внешний вид лабораторной установки.