МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Просмотров

Free Web Counters

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВ. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

СОДЕРЖАНИЕ

СПЕЦИАЛЬНЫЕ РЕЗИСТОРЫ

Специальные или нелинейные резисторы - элементы с заранее предусмотренными и целенаправленными изменениями сопротивления при наличии тех или иных воздействий.

 

Варисторы - элементы, сопротивление которых значительно изменяется с изменением приложенного напряжения (рис. 2.5). Основное их назначение - стабилизация и ограничение напряжения.

Обозначение варисторов на принципиальных схемах

Рис. 2.5. Обозначение варисторов на принципиальных схемах

Варисторы изготавливаются путем спекания смеси из кристаллов карбида кремния (карборунда) и связующих веществ. Ток, протекающий по варистору, изменяется при изменении напряжения по нелинейному закону (рис. 2.6).

Вольт-амперные характеристики варисторов

Рис. 2.6. Вольт-амперные характеристики варисторов

Маркировка варисторов: буквы СН - обозначают сопротивление нелинейное, цифры - шифр материала и тип конструкции.

 

Нелинейность характеристики вызвана тем, что при увеличении напряжения происходит перекрытие мельчайших зазоров между кристаллами карбида, сопротивление уменьшается, ток растет. Варисторы изготавливаются на напряжение от 15 В до 25 кВ, токи - от 50 мкА до 10 мА и мощностью от 0,8 до 3 Вт.

Сопротивление варистора значительно зависит от частоты тока и может отличаться от значения на постоянном токе до 10 раз. Для параметров варисторов характерны большие отклонения и нестабильность. Например, ток при заданном напряжении может иметь отклонение от ±10% до 20%. Температурный коэффициент сопротивления может достигать значений 10 "2 1/ °С.

Терморезисторы - это термочувствительные резисторы, сопротивление которых значительно изменяется с изменением температуры.

Терморезисторы по назначению делятся на такие группы:

- для измерения и регулирования температуры;

- для термокомпенсации элементов электрической цепи в широком интервале температур;

- для систем теплового контроля;

- для измерения мощности СВЧ колебаний от долей мкВт до единиц мВт;

- для стабилизации напряжения в целях постоянного и переменного тока.

 

В зависимости от применяемого полупроводникового материала терморезисторы разделяются на: кобальто-марганцевые (КМТ и СТ1), медно-марганцевые (ММТ и СТ2), медно-кобальтовые (СТ-3), титано-бариевые (СТ-5 - СТ9, СТ15).

Все терморезисторы (за исключением некоторых специальных случаев) - прямого подогрева, т.е. их рабочее тело нагревается током, протекающим через него. Применяются для температурной стабилизации радиоэлектронных устройств, а также в качестве первичных датчиков температуры.

По знаку ТКС терморезисторы делятся на термисторы и позисторы.

Термисторы характеризуются отрицательным ТКС (сопротивление падает с ростом температуры). Для большинства термисторов температурная зависимость сопротивления в рабочем интервале температур определяется соотношением

RT = R0B(T0-T)/TxT0,

где Т0 - абсолютная температура, при которой сопротивление терморезистора равно R0; Т - абсолютная температура, при которой определяется значение Rт; В - постоянный коэффициент (для различных типов термисторов 2600...7200 К).

Постоянной времени термистора принято считать время, в течение которого температура его тела уменьшится в е раз при резком изменении температуры окружающего воздуха от 120 до 20 °С.

Вольт-амперные характеристики термисторов имеют резко выраженный максимум в области малых токов.

Интервал рабочих температур: - 60... + 180 °С (для различных типов). Основные типы термисторов с прямым подогревом: КМТ, ММТ, СТ1, СТ3.

Позисторы - терморезисторы с большим положительным ТКС. В интервале рабочих температур - 60... + 200 °С кратность изменения сопротивления может достигать 104 раз. Основные типы позисторов: СТ5, СТ6.

Согласно новой системе обозначений терморезисторы обозначаются буквами ТР. Цифра, следующая за обозначением, указывает вид материала, из которого изготовлен терморезистор (кобальт, марганец, медь).

Фоторезисторы - это дискретные светочувствительные резисторы, принцип действия которых основан на изменении проводимости полупроводникового материала под действием излучения оптического диапазона. Обозначение фоторезисторов на принципиальных показано на рис. 2.7.

Светочувствительный элемент фоторезистора изготавливается в виде прямоугольной или круглой таблетки, спрессованной из полупроводникового материала или тонкой пленки на стеклянной подложке.

Рис. 2.7. Условное графическое изображение фоторезисторов

Приведем основные параметры фоторезисторов. Темновое сопротивление Rт - сопротивление фоторезистора в отсутствие падающего на него излучения (при приложенном рабочем напряжении Uр и темновом токе IтRт = Uр / Iт).

Световой ток IСВ - ток, протекающий через фоторезистор при воздействии потока излучения заданных интенсивности и спектрального распределения. Тогда сопротивление освещенного фоторезистора RСВ = Uр / IСВ. Кратность изменения сопротивления Kj = RСВ / Rт. Динамические свойства фоторезисторов характеризуют: постоянная времени по нарастанию тока τн, постоянная времени по спаду тока тсп. Зависимость тока фоторезистора при импульсом освещении показана на рис. 2.8.

Зависимость тока фоторезистора при импульсом освещении

Рис. 2.8. Зависимость тока фоторезистора при импульсом освещении

Люкс-амперная характеристика фоторезисторов отражает зависимость светового тока, протекающего через фоторезистор, от освещенности. Она обычно имеет нелинейный характер (Рис. 2.9).

Люкс-амперная характеристика фоторезистора

Рис. 2.9. Люкс-амперная характеристика фоторезистора

Вольт-амперная характеристика фоторезисторов показывает зависимость светового тока от приложенного к резистору напряжения (рис. 2.10) при неизменной освещенности Е.

Вольт-амперная характеристика фоторезистора

Рис. 2.10. Вольт-амперная характеристика фоторезистора

Спектральная характеристика отображает чувствительность фоторезистора в зависимости от длины волны падающего излучения при неизменной его интенсивности (рис. 2.11), а λmах - длина волны, соответствующая максимуму спектральной чувствительности фоторезистора.

Спектральная характеристика фоторезисторов

Рис. 2.11. Спектральная характеристика фоторезисторов

Температурный коэффициент светового тока (ТКIСВ) фоторезистора отражает относительное изменение IСВ от температуры при постоянстве других параметров.

Для маркировки фоторезисторов используют буквенно-цифровую кодировку. Первые две буквы обозначения: РФ (резистор фоточувствительный или СФ (сопротивление фоточувствительное), а также ФС (старые обозначения). Далее буквами или цифрами обозначаются материал фоторезистора и рабочий спектральный диапазон: А (1) - РbБ (сернистый свинец) - инфракрасная область спектра; К (2) - CdS (сернистый кадмий) - видимая область спектра, частично ультрафиолетовое излучение; Д (3) - CdSe (селенистый кадмий) - красная и ближняя инфракрасная область спектра.

Цифры, стоящие после дефиса, характеризуют конструктивное оформление фоторезистора. Перед цифрой может стоять буква Г, обозначающая герметизированную конструкцию. Например, СФ 2-1, ФСК-1а, ФСД-Г2, СФ 3-1 и т.д.

Резистивный оптрон - комбинация светодиода и фоторезистора в одном элементе. Позволяет осуществлять передачу сигналов при отсутствии электрического соединения в цепи. Используется для гальванической развязки в сигнальных цепях.

Тензорезисторы - элементы, электрическое сопротивление которых зависит от величины механических деформаций. Различают:

- проволочные тензорезисторы, в качестве чувствительного элемента имеют решетку из тонкой проволоки диаметром 2.30 мкм;

- фольговые тензорезисторы, имеют решетку из фольги толщиной 5.10 мкм;

- полупроводниковые тензорезисторы, в качестве чувствительного элемента имеют полупроводник толщиной 20...50 мкм. Обладают большой чувствительностью.

Тензочувствительность резистора определяется выражением

S = ∆R • I / К • ∆I

где I, R, ∆R и І - длина и сопротивление тензочувствительного элемента и их приращения, соответственно.