Файл: Реферат терморезисторы, варисторы (принцип действия, основные характеристики, типовые схемы включения) Иркутск 2008.doc
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 198
Скачиваний: 11
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ГОУ ВПО ИГУ)
РЕФЕРАТ
ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ, ВАРИСТОРЫ (ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ)
Иркутск 2008
Содержание
Введение…….………………………………………………...……………… 3
1.Терморезисторы…….……………………………………………...………. 4
1.1. Принцип действия………………………………………...……... 4
1.2. Основные характеристики и параметры...…………………….... 6
1.3. Применение и основные схемы включения……….……...…….. 11
2. Варисторы…………………………………………………………………. 13
2.1. Принцип действия………………………………………...……... 13
2.2. Основные характеристики и параметры ...……………............... 17
2.3. Применение и основные схемы включения................................. 21
3. Задание….............................................…………………………………… 22
4. Эксперимент................................................................................................ 23
Список литературы…………………...........………………………………. 26
Введение
Резисторы (сопротивления) – это наиболее распространенные компоненты электронной аппаратуры, с помощью которых осуществляется регулирование и распределение электрической энергии между цепями и элементами схем.
На практике, кроме линейных резисторов, иногда встречаются термозависимые (терморезисторы) и нелинейные (варисторы) резисторы. Нелинейные свойства подобных резисторов позволяют применять их в стабилизаторах и ограничителях напряжения, для формирования импульсов, для измерения температуры. В связи с тем, что многим современным электрическим приборам требуется параметрическая термостабилизация, защита от импульсных воздействий напряжения, наиболее удобными (из–за размеров, количества элементов) являются варисторы и терморезисторы.
1.Терморезисторы
Терморезистор – резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления от температуры.
Рис.1. Обозначение на схемах
1.1. Принцип действия
Т
ерморезисторы выполняют или из металла, сопротивление которого линейно меняется при изменении температуры (медь, платина), или на основе полупроводников. Наиболее подходящим и распространенным материалом для изготовления терморезисторов являются полупроводники, обладающие более высоким температурным коэффициентом сопротивления.
Рис.2. Основная классификация терморезисторов
Различают два типа терморезисторов: термистор, сопротивление которого падает с ростом температуры, и позистор, у которого сопротивление с повышением температуры возрастает (рис.2).
В термисторах прямого подогрева сопротивление изменяется или под влиянием теплоты, выделяющейся в них при прохождении электрического тока, или в результате изменения температуры термистора вследствие изменения его теплового облучения (например, при изменении температуры окружающей среды).
Термисторы же косвенного подогрева имеют дополнительный источник теплоты - подогреватель. Конструктивное исполнение может быть различным. Часто подогреватель делают в виде обмотки на изоляционной трубке, внутри которой расположен термистор. В других случаях сам термистор сделан в виде трубки, внутри которой проходит нить подогрева. Нужно отметить, что общим для термисторов косвенного подогрева всех возможных конструкций является то, что у них есть две электрически изолированные друг от друга цепи: управляющая и управляемая.
Нужно отметить, что термисторы изготовляются как из монокристаллов ковалентных полупроводников, так и методом керамического обжига заготовок (оксидные полупроводники) при высоких температурах.
Позистор – это терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления. В массовом производстве позисторы делают на основе керамики из титаната бария.
У термисторов уменьшение сопротивления полупроводника с увеличением температуры (отрицательный температурный коэффициент сопротивления) может быть вызвано различными причинами – увеличением концентрации носителей заряда, увеличением интенсивности обмена электронами между ионами с переменной валентностью или фазовыми превращениями полупроводникового материала.
В диапазонах температур, где полупроводники обладают отрицательным коэффициентом сопротивления, зависимость сопротивления от температуры соответствует уравнению
, (1.1)где B – коэффициент температурной чувствительности (определяет физические свойства материала),
- коэффициент, зависящий от материала и размеров термистора. Для позисторов действует та же формула. Различают терморезисторы низкотемпературные (рассчитанные на работу при температурах ниже 170 К), среднетемпературные (170—510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Кроме того, существуют терморезисторы, предназначенные для работы при 4.2 К и ниже и при 900—1300 К. Наиболее, широко используются среднетемпературные терморезисторы с ТКС от — 2,4 до —8,4 % К-1 и с номинальным сопротивлением 1 —106 Ом.Основная часть терморезисторов, выпускаемых промышленностью, изготовлена из оксидных полупроводников – оксидов металлов переходной группы таблицы Д.И. Менделеева (от титана до цинка). Терморезистор изготовляют в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок.
Принцип действия терморезисторов, в зависимости от назначения, подробнее будет рассмотрен в подразделе 1.3.
1.2. Основные характеристики и параметры
Рассмотрим основные параметры термисторов.
Температурная характеристика термистора – совпадает с температурной зависимостью сопротивления полупроводника, из которого изготовлен терморезистор. Пример температурной характеристики приведен на рис.3.
Рис.3. Температурная характеристика термистора
Номинальное сопротивление термистора – это его сопротивление при определенной температуре (обычно при
). Термисторы выпускают с допустимым отклонением от номинального сопротивления 
и 5%. Номинальное сопротивление различных типов термисторов имеют значения от нескольких Ом до нескольких кОм.Коэффициент температурной чувствительности – коэффициент в показателе экспоненты температурной характеристики термистора (1.1).Значение для данного термистора, зависящее от свойств материала, практически постоянно в рабочем диапазоне температур и лежит в пределах от 700 до 15000 К. Он может быть найден экспериментально, путем измерения сопротивлений термистора при температурах
и
по формуле:
. (1.2)Температурный коэффициент сопротивления
(ТКС) – величина, определяемая отношением относительного изменения сопротивления к изменению температуры: 
(1.3)(из соотношения (1.1)).
в десятки раз больше, чем у металлических. 
Коэффициент рассеяния термистора H численно равен мощности, которую надо выделить в термисторе, чтобы нагреть его на 1 К.
Статическая вольт – амперная характеристика – это зависимость падения напряжения на термисторе от проходящего через него тока в условиях теплового равновесия между термистором и окружающей средой (рис. 4).
Рис.4. Статические вольт – амперные характеристики термисторов прямого подогрева (сплошные линии) и гиперболы равной мощности
Она имеет ярко выраженный нелинейный характер, т.к. при протекании тока выделяется определенная мощность, что изменяет температуру термистора и, следовательно, его сопротивление. Для каждой точки статической вольт – амперной характеристики можно записать уравнение энергетического баланса:
, где H – коэффициент рассеяния, учитывающий распространение теплоты от рабочего тела в окружающую среду за счет конвекции, теплопроводности, излучения; 
и - температура терморезистора и окружающей среды. Если учесть уравнение (1.1), то из уравнения энергетического баланса можно получить уравнения ВАХ в параметрическом виде:
, (1.4)
Вид статической ВАХ термистора определяется коэффициентом рассеяния H, коэффициентом температурной чувствительности B, номинальным сопротивлением термистора и температурой окружающей среды. При уменьшении коэффициента рассеяния H (например, при уменьшении давления, окружающего термистор) происходит более интенсивный разогрев термистора и, следовательно, те же температуры достигаются при меньших мощностях тока, т.е. статическая ВАХ смещается вниз. При увеличении температуры окружающей среды уменьшается сопротивление термистора, снижается максимум статической ВАХ и уменьшается ее крутизна. Такую зависимость используют в системах автоматического контроля и регулирования температуры. Увеличение коэффициента температурной чувствительности B приводит к смещению максимума статической ВАХ в сторону меньших мощностей, а крутизна падающего участка возрастает.
Максимально допустимая температура термистора – температура, при которой еще не происходит необратимых изменений параметров и характеристик термистора. Она определяется конструктивными особенностями и свойствами материала.
Максимально допустимая мощность рассеяния – это мощность, при которой термистор, находящийся в спокойном воздухе при
С, разогревается при прохождении тока до максимально допустимой температуры.Коэффициент энергетической чувствительности G численно равен мощности, которую необходимо подвести к термистору для уменьшения его сопротивления на 1%.. Он связан с температурным коэффициентом сопротивления и коэффициентом рассеяния термистора соотношением
. Значение G различно в каждой точке ВАХ.Постоянная времени термистора
– это время, в течение которого температура термистора уменьшится на 63% (в e раз) по отношению к разности термистора и окружающей среды. Тепловая инерционность, характеризуемая постоянной времени, определяется конструкцией и размерами термистора и зависит от теплопроводности среды, в которой находится термистор. лежит в пределах от 0.5 до 140 с.При ознакомлении с термисторами косвенного подогрева, кроме номинального сопротивления и температурной чувствительности, существуют и специфические характеристики и параметры.