Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 86
Текст из файла (страница 86)
10.2) только при условии В>4Т р (! 0.10) 2. Существует два решеиия, соответствующие максимуму и мииимуму иапряжеиия иа термисторе. Однако при мииимуме иапряжеиия иа термисторе температура его оказывается выше допустимой, т. е. практически минимум напряжения находится за пределами рабочего диапазона температур термистора. 3. Температура, а значит, и сопротивление термистора при экстремальных зиачеииях иапряжеиия определяются только значениями В и Т,„,. Температура термистора при экстремальиых зиачеииях иапряжеиия ие зависит, иапример, от коэффициеита рассеяния.
Поэтому максимумы (и минимумы) статических ВАХ термистора, помещенного в различные среды, должны иаблюдаться при одиих и тех же сопротивлениях термистора. Коэффициеит рассеяния сказывается только иа зиачеииях иапряжеиия и тока в точке максимума (и мииимума) статической ВАХ, что следует из уравиеиий (!0.8) и (10.9). Максимально допустимая температура гермисгора — это температура, при которой еще ие происходит необратимых изменений параметров и характеристик термистора. Максимально допустимая температура определяется ие только свойствами исходных материалов термистора, ио и его коиструктивиыми особеииостями.
Максимально допустимая мощность рассеяния гермисгора— это мощиость, при которой термистор, находящийся в спокойиом воздухе при температуре 20'С, разогревается при прохождеиии тока до максимальио допустимой температуры. При умеиьшеиии температуры окружающего воздуха, а также при работе термистора в средах, обеспечивающих лучший теплоотвод, мощиость рассеяиия может превышать максимально допустимое значение. Ноэффиг4иенг энергетической чуесгеигельности термисгора С численно равен мощности, которую необходимо подвести к термистору для умеиьшеиия его сопротивлеиия иа 1~4.
Коэффициент эиергетической чувствительности связан с коэффициеитом рассеяния и температурным коэффициентом сопротивления соотиошеиием С=В!ТКЯ. Зиачеиие коэффициента энергетической чувствительности зависит от режима работы термистора, т. е. оио различно в каждой точке статической ВАХ. Постоянная времени гермисгора — это время, в течеике которого температура термистора уменьшится иа б3% (в е раз) по отношению к разности температур термистора и окружающей среды (например, при переносе термистора из воздушной среды с температурой 120'С в воздушную среду с температурой 20'С).
Тепловая ииерциоииость термистора, характеризуемая его постояииой времени, определяется коиструкцией и размерами термистора и зависит от теплопроводиости среды, в которой иаходится термистор. Для разных типов термисторов постояииая времени лежит в пределах от 0,5 до 140 с. $1ваь вОЛОмвтэы Полупроводниковый болонстр — зто прибор, предназначенный длн индикации н нзнсреини теплового излучении (оптического илн нифранрасного диапазоии частот злентроиагиитного излучении).
Обычно болометр состоит из двух плеиочиых термисторов (толщииой до !О мкм). Один из термисторов болометра является активным, т. е. иепосредствеино подвергается воздействию измеряемого излучения. Сопротивление этого термистора изменяется в результате нагрева при облучеиии электромагиитиым излучением оптического или иифракрасиого диапазона частот. Второй термистор — компеисациоииый — служит для компеисации возможных изменений температуры окружающей среды.
Компеисациоииый термистор должен быть экраиироваи от измеряемого излучения. Активный и компеисациоииый термисторы помещают в один герметичный корпус. Болометры обычно имеют три виешиих вывода. "от активного и компеисациоииого термисторов и от средией точки. Для характеристики болометров используют следующие параметры: 1) сопротивление активиого термистора болометра при комнаткой температуре; 2) рабочее напряжение; 3) чувствительность при определенной частоте модуляции лучистого потока, равная отиошеиию полезного сигиала, снимаемого с болометра иа вход усилителя, к мощиости излучения, падающего иа боло- метр; 4) порог чувствительности, численно равный мощиости иэлучеиия, которая вызывает сигнал, эквивалеитиый уровню собствеииых шумов болометра, т.
е. порог чувствительиости определяется мииимальиой мощностью излучения, которую при даииых условиях способен зарегистрировать болометр; б) по- й Тв.э. ТЕРМИСТОРЫ КОсвеннОГО НОВТОГРевд 0,0 В Он 10 УО» УОУ УО О,ООУ О,ОУ ОУ У,О УОДмх У 0 ТО 40 00 ВОРЫ„нет Рис. 10Л. Подогревная характеристика термнстора косвенного подогрева Рис. УО.З. Статические ВАХ термистора косвенного подогрева прн различных токах через подогреватель $ !В.а. ПОЗИСТОРЫ стоянная времени, характеризующая тепловую инерционность активного термистора; 6) уровень собственных шумов. Полупроводниковые болометры применяют в различных системах ориентации, для бесконтактного и дистанционного измерения температур и т. д. Термнстор косвенного подогрева — зто термистор, нзгемщнй дополнительный источник теплоты — подогреватель.
Конструктивное исполнение термисторов косвенного подогрева может быть различным. Часто подогреватель делают в виде обмотки на изоляционной трубке, внутри которой расположен термнстор. В других случаях сам термистор сделан в виде трубки, внутри которой проходит нить подогрева.
Общим для всех конструкций термисторов косвенного подогрева является наличие у них двух электрически изолированных друг от друга цепей: управляющей и управляемой. Кроме таких параметров, как номинальное сопротивление и коэффициент температурной чувствительности, термисторы косвенного подогрева имеют свои специфические характеристики и параметры. Статические вольт-амнерные характеристики термистора косвенного подогрева приводят для различных токов через подогреватель (рис. 10.3).
Подогревная характеристика — это зависимость сопротивления термнстора косвенного подогрева от мощности, выделяемой в спирали подогревной обмотки (рнс. 10.4). Для получения наибольшей чувствительности термистора косвенного подогрева, т. е. наибольшего изменения сопротнвле- ния, его следует использовать в режимах, при которых мощностью, выделяемой в самом термочувствнтельном элементе проходящим через него током, можно было бы пренебречь. Коэффициент тепловой связи — это отношение мощности Р„ необходимой для разогрева термочувствительного элемента до некоторой температуры при прямом нагреве, к мощности Р„,„, необходимой для разогрева до той же температуры при косвенном подогреве, т.
е, путем пропускання тока через подогреватель: К = Рг(РпохОбычно для определения коэффициента тепловой связи термистор косвенного подогрева разогревают до так называемого горячего сопротивления термистора при максимальной мощности, выделяемой в подогревателе. Коэффициент тепловой связи обычно составляет 0,5...0,97, т. е. меньше единицы, так как часть теплоты, выделяемая подогревателем, неизбежно теряется. Постоянные времени.
Тепловая инерционность термнсторов косвенного подогрева характеризуется двумя постоянными времени. За первую постоянную времени принимают время, в течение которого температура термочувствительиого элемента изменяется в е раз по отношению к установившемуся значению при мгновенном изменении мощности в цепи подогревателя. Вторая постоянная времени характеризует задержку в изменении температуры термочувствнтельного элемента по отношению к изменению температуры подогревателя. Таким образом, первая постоянная времени характеризует тепловую инерционность всей конструкции термистора косвенного подогрева; вторая постоянная времени — тепловую инерционность термочувствительного элемента.
Позмстор — ато полупроводниковый терморезистор с положительным темпера- турным кхиирфмнментом сопрыпваемма. В массовом производстве позисторы делают на основе керамики из титаната бария. Титанат бария ВаТГОз — диэлектрик, известный с начала 40-х годов нашего столетия, с удельным сопротивлением при комнатной температуре 10~~...!О'з Ом см, что значительно превышает удельное сопротивление полупроводников. Если же в состав керамики из титаната бария ввести примеси редкоземельных элементов (лантана, церна илн др.) либо других элементов (ниобия, тантала, сурьмы, висмута и т.
и.), имеющих валентность большую, чем у титана, и ионный радиус, близкий к радиусу иона титана. то это приведет к уменьшению удельного сопротивления до 10...10 Ом.см, что соответствует удельному сопротивлению полупроводниковых материалов (рис. 10.5). Полупроводниковый тнтанат бария обладает аномальной температурной зависимостью удельного сопротивления: в узком диапазоне температур прн нагреве выше 409 Р,ам см точки Кюри удельное сопротивление полупроводникового титаната бария увеличивается на несколько порядков.
Механизм электропроводности полупроводникового титаната бария при !О наличии примесей можно представить следующим образом. Примесь редкоземельного элемента (например, лан04,ра е4 тана) Замещает в Узле кРисталлической решетки барий. Часть атомов титана, поддерживая электрическую нейтральность всего кристалла, захватывает лишние валентные электроны лантана, имеющего большую валент- ность, чем валентность бария. Захватываемые электроны, находясь в квазнустойчивом состоянии, легко перемещаются под действием электрического поля и обусловливают электропроводность материала.
Сказанное можно проиллюстрировать следующей формулой: !01 Рнс. 10.5. Завнснмостн удель ного сопротивления тнтаната бария от конпентрапнн различных примесей: ! — неоднм; 2 — нерпа, ланган, ннобнй; 3 — нтгрнй Вах4Т1~40э а+ х(.а~4 (Ва~!+г(.а~г4) (Т1~!эаТ(~" )Охэ При замещении титана в тнтанате бария примесями другого элемента (например, атомами тантала) аналогичный процесс электропроводиости можно представить так: Вах+Т!э+Ох а+ хТав+ — Вах+(Т14!+е,Т!эх+Таха+)Ой Полупроводниковые свойства керамики на основе титаната бария можно получить также методом частичного восстановления: Ваэ+Т!'+Оах — хО' — Ва'4(Т1~!+эгТЙ)О~в:г 410 Во всех перечисленных случаях в полупроводниковом тнтанате бария существуют четырехвалентные и трехвалентные ионы титана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
