СОДЕРЖАНИЕ

СПЕЦИАЛЬНЫЕ РЕЗИСТОРЫ: ВАРИСТОРЫ, ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ, ФОТОРЕЗИСТОРЫ, ТЕНЗОРЕЗИСТОРЫ

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.

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).

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

R_T = R₀^B(T0-T)/TxT0_,

где Т₀ - абсолютная температура, при которой сопротивление терморезистора равно R₀; Т - абсолютная температура, при которой определяется значение R_т; 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 R_т - сопротивление фоторезистора в отсутствие падающего на него излучения (при приложенном рабочем напряжении U_р и темновом токе I_тR_т = U_р / I_т).

Световой ток I_СВ - ток, протекающий через фоторезистор при воздействии потока излучения заданных интенсивности и спектрального распределения. Тогда сопротивление освещенного фоторезистора R_СВ = U_р / I_СВ. Кратность изменения сопротивления K_j = R_СВ / R_т. Динамические свойства фоторезисторов характеризуют: постоянная времени по нарастанию тока τ_н, постоянная времени по спаду тока т_сп. Зависимость тока фоторезистора при импульсом освещении показана на рис. 2.8.

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).

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.

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 λ_mах - длина волны, соответствующая максимуму спектральной чувствительности фоторезистора.

Рис. 2.11. Спектральная характеристика фоторезисторов

Температурный коэффициент светового тока (ТКI_СВ) фоторезистора отражает относительное изменение I_СВ 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.