Терморезистори

У залежності від типу напівпровідникового матеріалу і габаритів чутливого елементу вихідний опір терморезосторів становить від декількох ом до десятків мегом.

а) б)

Рисунок 5.1

На рисунку 5.1,а) зображен найпростіший електричний ланцюг, що складається з терморезистора RK і лінійного резистора R. Якщо до цього ланцюга прикласти напругу Е, у ньому установиться деякий струм I, величина якого визначена з рішення системи рівнянь:

(9.1) (9.2)

E=U_T+U_R=U_T+IR (5.1)

U_T = f(I), (5.2)

де U_T- падіння напруги на терморезисторі в сталому режимі.

На ВАХ (рисунок 5.1,б) є 3 основних ділянки: ОА, АВ, ВС.

На початковій ділянці ОА характеристика майже лінійна, тому що при малих струмах потужність, що виділяється на терморезисторі, мала і практично не впливає на його температуру.

На ділянці АВ лінійність характеристики порушується. З ростом струму температура терморезистора підвищується, а його опір зменшується.

При подальшому збільшенні струму на ділянці ВС зменшення опору настільки значне, що ріст струму веде до зменшення напруги на терморезисторі. Наприкінці ділянки характеристика наближається до прямої лінії, тому терморезистори застосовуються для стабілізації напруги.

Явище стрибкоподібного наростання або убування струму в ланцюзі, що містить RK і лінійний резистор R, викликане зміною опору терморезистора називається релейним ефектом. Релейний ефект відбувається при зміні температури або при збільшенні напруги в ланцюзі.

Основні параметри терморезисторів:

- Номінальний (холодний) опір;

- Температурний коефіцієнт опору (ТКО);

- Найбільша потужність розсіювання потужність;

- Максимальна робоча температура;

- Постійна часу t;

- Теплоємність;

- Коефіцієнт розсіювання.

Терморезистори з негативним ТКО використовуються для виміру і регулювання температури, термокомпенсації різних елементів електричного ланцюга, виміру потужності високочастотних коливань, індикації променистої енергії, стабілізації напруги в ланцюгах постійного і перемінного струмів і т.п.

Терморезистори з позитивним ТКО (позистори) виготовляються на основі титанату барію, легованого домішками, що у визначеному інтервалі температур збільшують свій питомий опір на кілька порядків. Позистор, включений послідовно з опір навантаження, використовується як обмежник струму. Коли опір навантаження падає нижче визначеного значення, у ланцюзі збільшується струм і зростає температура позистора. Опір позистора при цьому зростає, що обмежує струм у ланцюзі навантаження.

Фоторезистори

Фоторезистори виготовляються на основі сульфіду кадмію, селеніду кадмію, сірчистого свинцю, а також полікристалічних шарів сірчистого і селенистого кадмію. Світлочутливі елементи звичайно поміщають у пластмасовий або металевий корпус, а в окремих випадках, коли вимагаються малі габарити, випускаються без корпуса. Фоторезистор включається в ланцюг послідовно з джерелом напруги Е й опором навантаження R.

(9.3)

Якщо фоторезистор перебуває в темряві, то через нього тече темновой струм:

I_T = E/(R_т + R) (5.3)

де R_т – темновий опір фото резистора

(9.4)

При освітленні фоторезистора енергія фотонів витрачається на переведення електронів у зону провідності. Кількість вільних електронів і дірок зростає, опір падає і через нього тече світловий струм:

Iс = E/(Rс + Rн) (5.4)

де R_с– світловий опір фото резистора

(9.5)

Різниця між світловим і темновим струмом дає значення струму Iф, що одержало назву первинного фотоструму провідності:

Iф = Iс - I_T (5.5)

Коли променистий потік малий, первинний фотострум провідності виміряється прямо пропорційно величині променистого потоку, що падає на фоторезистор. В міру зростання величини променистого потоку збільшується число електронів провідності. Електрони пересуваються усередині речовини, зіштовхуються з атомами, іонізують їх і створюють додатковий потік електричних зарядів, що одержали назву вторинного фотоструму провідності. Збільшення числа іонізованих атомів гальмує рух електронів провідності. У результаті зміни фотоструму запізнюється в часі щодо змін світлового потоку, що визначає инерционность фоторезистора.

Основні характеристики

ВАХ – залежність фотоструму (при постійному світловому потоці) або темнового струму від прикладеної напруги.

Світлова (люксамперная), що характеризує залежність фотоструму від падаючого світлового потоку постійного спектрального складу.

Спектральна, що характеризує чутливість фоторезистора при дії на нього потоку випромінювання постійної потужності визначеної довжини хвилі.

Частотна, що характеризує чутливість фоторезистора при дії на нього світлового потоку, що змінюється з визначеною частотою.

Основні параметри

- Робоча напруга;

- Максимально допустима напруга;

- Темновий опір;

- Світловий опір;

- Кратність зміни;

- Припустима потужність розсіювання;

- Загальний струм;

- Фотострум.