Рис.5. Статический вольт – амперные характеристики
Статические вольт – амперные характеристики термисторов косвенного подогрева приводят для различных токов через подогреватель (рис.5).

Подогревная характеристика – зависимость сопротивления термистора от мощности, выделяемой в спирали подогревной обмотки (рис.6).


Рис.6. Подогревная характеристика термистора косвенного подогрева
Для получения наибольшей чувствительности термистора косвенного подогрева (наибольшего изменения сопротивления) его следует использовать в режимах, при которых мощностью, выделяемой на самом термочувствительном элементе проходящим через него током, можно было бы пренебречь.

Коэффициент тепловой связи K– отношение мощности , необходимой для разогрева термочувствительного элемента до некоторой температуры при прямом нагреве, к мощности , необходимой для разогрева до этой же температуры при косвенном подогреве. . Обычно .

Постоянные времени. Тепловая инерционность термисторов косвенного подогрева характеризуется двумя постоянными времени. За первую постоянную времени принимают время, в течение которого температура термочувствительного элемента изменяется в е раз по отношению к установившемуся значению при мгновенном изменении мощности в цепи подогревателя (тепловая инерционность всей конструкции термистора косвенного подогрева). Вторая постоянная времени характеризует задержку в изменении температуры термочувствительного элемента по отношению к изменению температуры подогревателя (тепловая инерционность термочувствительного элемента).

По аналогии с термисторами, можно оценивать свойства позисторов теми же самыми характеристиками и параметрами.

Температурная характеристика. Зависимость сопротивления позисторов от температуры показана на рис.7. При относительно алых и больших температурах у позисторов температурный коэффициент сопротивления отрицателен.

---

Рис.7. Температурные характеристики различных позисторов
Температурный коэффициент сопротивления для позистора является не очень удобным параметром, т.к. его значение сильно зависит от температуры.

Статические вольт – амперные характеристики позистора (рис.8) так же, как и ВАХ термистора, представляет собой зависимость напряжения на позисторе от проходящего через него тока при условии теплового равновесия между теплотой, выделяемой позистором, и теплотой, отводимой от него.


Рис.8. Статическая ВАХ позистора
1.3. Применение и основные схемы включения
Режим работы терморезисторов зависит от того, на каком участке статической ВАХ выбрана рабочая точка. Терморезисторы с рабочей точкой на начальном (линейном) участке ВАХ используются для измерения и контроля температуры и компенсации температурных изменений параметров электрической цепей и электронных приборов. Терморезисторы с рабочей точкой на нисходящем участке ВАХ (с отрицательным сопротивлением) применяются в качестве пусковых реле, реле времени, измерителей мощности электромагнитного излучения на СВЧ, стабилизаторов, температуры и напряжения. Режим работы терморезистора, при котором рабочая точка находится также на ниспадающем участке ВАХ (при этом используется зависимость сопротивления терморезистора от температуры и теплопроводности окружающей среды), характерен для терморезисторов, применяемых в системах теплового контроля и пожарной сигнализации, регулирования уровня жидких и сыпучих сред; действие таких терморезисторов основано на возникновении релейного эффекта в цепи с терморезистором при изменении температуры окружающей среды или условий теплообмена терморезистора со средой. Терморезистор с косвенным подогревом используется в качестве переменного резистора, управляемого электрически на расстоянии.

Позисторы используются, например, для температурной стабилизации электронных устройств на транзисторах.



Рис.9. Схема включения терморезисторов
В тех случаях, когда терморезисторы используют в качестве датчика, они могут работать в следующих двух режимах:

---

1. 
   когда температура терморезистора прак­тически определяется только температурой окружающей среды (ток, проходящий через терморезистор, имеет очень малую величину);
   
2. 
   когда терморезистор нагревается прохо­дящим по нему током, а температура терморе­зистора определяется изменяющимися условиями теплоотдачи, что связано с температу­рой окружающей среды.
   

В первом случае терморезистор ис­пользуется в качестве датчика температуры, который получил название термометра сопро­тивления. Термометры сопротивления широко применяются для измерения температуры жидких и газообразных сред в трубопроводах, резервуарах и помещениях. В авиации они применяются для измерения температуры во­ды, масла, окружающего воздуха и др. Наи­большее распространение получили платино­вые и медные термо­метры сопротивления.

Во втором случае терморезисторы обычно применяются в качестве датчиков для измерения различных неэлектрических ве­личин, тем или иным способом изменяющих отвод тепла от терморезистора. На этом принципе построены различные датчики, изме­ряющие скорость потока газа, вакуума и др.


2. Варисторы
Варистор – полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, т. е. обладающий нелинейной симметричной вольт – амперной характеристикой.



Рис.10. Обозначение варистора на схемах
2.1. Принцип действия
Основной материал для изготовления варисторов — полупроводниковый карбид кремния SiC. Кристаллы SiC размалывают до размера 40-300 мкм, и этот порошок используют в качестве основы варистора. Электропроводность порошка имеет нелинейный характер, однако она нестабильна, зависит от степени сжатия, крупности помола, меняется при тряске и т. п., поэтому порошок скрепляют связующим веществом. Порошкообразный карбид кремния и связующее вещество запрессовывают в форму и спекают. Если в качестве связующего вещества используют глину, то полученный материал называют тирит. Для изготовления тирита смесь 74% мелкоизмельченного карбида кремния и глины прессуется и обжигается при температуре 1270°С. Если используют жидкое стекло (75% SiO2 + 24% Na2O + вода, то есть силикатный клей), то полученный материал, состоящий из 84% SiC и 16% связующего, называют вилит. Смесь для изготовления вилита прессуется и обжигается при температуре 380°С. При использовании в качестве связующего вещества ультрафарфоровой связки получают лэтин, а прессованный углерод с кристаллическим кремнием называется силит.

---

После этого поверхность полученного элемента металлизируют и припаивают к ней выводы. Варисторы на основе карбида кремния имеют невысокий коэффициент нелинейности, порядка 5-7, поэтому в настоящее время для изготовления варисторов применяется оксид цинка с добавками оксидов висмута, кобальта, марганца, сурьмы и хрома. Технология его приготовления сложна, она включает раздельный размол компонентов, смешение со связкой, прессование, спекание с выжиганием связки, размол, вторичное спекание, вжигание электродов. В результате получается высококачественная керамика с высокой нелинейностью, величина которой составляет 50-70. Нелинейность варисторов на основе оксидных полупроводников связана не со свойствами кристаллитов (мелкие монокристаллы, не имеющие ясно выраженной огранки), а со свойствами межкристаллитных прослоек и потенциальных барьеров на поверхности кристаллитов. Однако варисторы на основе оксида цинка менее стабильны при работе и хранении, в них относительно легче получить большую нелинейность ВАХ, чем в варисторах из карбида кремния. Конструктивное оформление варисторов может быть различным в зависимости от назначения и необходимых параметров – диски, таблетки, стержни, бусинковые или пленочные.

Нелинейность ВАХ варисторов обусловлена явлениями на точечных контактах между кристаллами карбида кремния.


Рис.11. ВАХ варисторов: синие - на основе ZnO, красные - на основе SiC.
При малых напряжениях на варисторе может происходить туннелирование электронов через тонкие потенциальные барьеры, существующие на поверхности кристаллов (SiO). При больших напряжениях на варисторе и, соответственно, при больших токах, проходящих через него, плотность тока в точечных контактах становится большой. Все напряжение, проложенное к варистору, падает на точечных контактах. Поэтому удельная мощность (мощность в единице объема), выделяющаяся в точечных контактах, достигает таких значений, которые нельзя не учитывать. Разогрев точечных контактов приводит к уменьшению их сопротивления и к нелинейности ВАХ.

Сопротивление точечных контактов определяется сопротивлением растекания, т.е. сопротивлением малых активных областей полупроводника под точечными контактами. Из-за малости активных областей их разогрев практически не приводит к повышению температуры всего варистора. Кроме того, малые объемы активных областей обеспечивают малую инерционность тепловых процессов – разогрева и охлаждения этих областей (

---

с). Сопротивление растекания двух контактирующих кристаллов запишется в виде: где - удельная проводимость полупроводника, d – диаметр точечного контакта, B - коэффициент температурной чувствительности поверхностных слоев кристаллов. Статическое сопротивление варистора, состоящего из a параллельно включенных цепочек, имеющих в свою очередь, b последовательно включенных контактирующих кристаллов можно записать в виде

. (2.1)

Для активных областей варистора можно записать уравнение теплового баланса:

, (2.2)

где H – коэффициент рассеяния активных областей, T – температура активных областей, - температура окружающей среды. Из уравнения (2.2), учитывая (2.1) можно получить уравнения ВАХ варисторов в параметрической форме:



(2.3)

Уравнения (2.3) неудобны для расчета цепей с варисторами, т.к. содержат ряд величин (a, b, d, H), значения которых практически невозможно определить непосредственно.

Теперь можно описать принцип действия варисторов. Варистор включается параллельно защищаемому оборудованию, последовательно с внутренним сопротивлением источника помех (имеется в виду сопротивление линии передачи данных с учетом омического импеданса кабеля), т.е. при нормальной эксплуатации он находится под действием рабочего напряжения защищаемого устройства. При отсутствии перенапряжения ток, проходящий через варистор, очень мал. В рабочем режиме (при отсутствии импульсных напряжений) ток через варистор пренебрежимо мал, и поэтому варистор в этих условиях представляет собой изолятор.

---

Смотрите также файлы

• за мерзімді жоспар блімі Блім 2А. Сндіколданбалы шыармашылы Мектеп Аыбай батыр атындаы шаын орталыты негізгі мектебі.docx

• 3. 1 Расчеты токов кз.docx

• Педагогическая практика Срок прохождения практики 03. 04. 2023 11. 06. 2023.doc

• Анпоо мано.docx

• Решение 3478 м 4579 м 5675 м 1235 мм 43211 с 8766 кг 232 мм 451 с 878 кг.docx