Termistorii sunt rezistențe semiconductoare care își schimbă semnificativ rezistența atunci când temperatura se schimbă. Ele au o valoare mare a coeficientului de temperatură de rezistență și o caracteristică neliniară de tensiune curentă.
Principalele caracteristici ale termistoare sunt: soprotivlenieR nominale, dependența de temperatură, o lege exponențială, și coeficientul de temperatură al rezistenței (TKR). O cerință importantă este stabilitatea acestor caracteristici în timpul funcționării. Volumul mic al termistorului se poate concentra o rezistență mare (interval de la Rizmenyaetsya ohmi la megohmi), prin rezistența unui circuit electric care include un termistor, este determinată în principal de rezistența termistorului. Prin schimbarea temperaturii termistorului, este posibilă reglarea curentului în circuit.
Coeficientul de temperatură de rezistență (TCR) al unui termistor este o schimbare relativă a rezistenței cu o schimbare de temperatură de 1 ° C și este exprimată prin ecuația
unde TKR este coeficientul de temperatură de rezistență, 1 /; R2 este rezistența bobinei la temperatura t2; R1 este rezistența bobinei la temperatura t1 (t2> t1).
Pentru producerea de termistori, materialele semiconductoare care oferă o gamă largă de rezistență nominală R, un coeficient de temperatură diferit de rezistivitate, o mică răspândire a parametrilor etc. sunt de mare interes. În plus, este de dorit ca caracteristicile acestor materiale să nu fie sensibile la prezența impurităților străine și la deviații mici de la regimul de tratament termic. Prin selectarea unui anumit raport al componentelor constitutive se obțin valorile nominale ale rezistenței nominale R și TCR.
O caracteristică importantă a termistorilor este și constanta timpului # 964; - timpul în care temperatura termistorului se schimbă cu un factor "e" (cu 63%) atunci când este transferată dintr-un mediu de aer cu o temperatură de 120 ° C într-un mediu de aer cu o temperatură de 20 ° C Constanta de timp # 964; diferiții termorezistori variază de la 0,5 la 140 s.
În funcție de structura materialului semiconductor, TCR poate fi nu numai negativ, ci și pozitiv într-un anumit interval de temperatură. În acest caz, cauzele care conduc la o schimbare a rezistenței datorate unei schimbări de temperatură vor fi diferite în termistorii cu TCR pozitiv și negativ.
Semiconductorii termistori cu TCR negativ sunt numiți termistori (Figura 5.1a). Ele sunt fabricate din materiale semiconductoare diferite. La termistoare obținut covalent singur cristal semiconductor (Si, Ge, SiC, Gar și colab.), În intervalul de temperatură care corespunde impuritatea sau TKR conductibilitate privată are o valoare negativă. În acest caz, pe măsură ce crește temperatura, conductivitatea electrică crește, iar rezistența scade (ca rezultat al creșterii concentrației purtătorilor de sarcină).
Dependența rezistenței termistorilor la temperatură în intervalul de câteva zeci de grade este descrisă în mod satisfăcător de funcția exponențială
unde A este rezistența la o temperatură infinit de mare, B este coeficientul de sensibilitate la temperatură (valorile sale se află de obicei în intervalul
1,200 - 16,000).
Coeficientul de sensibilitate la temperatură B poate fi determinat din formula
unde T0 este valoarea inițială a temperaturii termistorului (grade Kelvin) și
R0 este rezistența la această temperatură; Tm este valoarea maximă a temperaturii termistorului și Rm este rezistența la această temperatură.
Coeficientul A poate fi determinat din formula
Fig. 5.1. Dependentele de temperatură ale termistorului (a) și posistor (b)
În prezent, cele mai utilizate în producția de termistori sunt oxizii metalelor din grupa de tranziție a tabelului DI. Mendeleev: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn. Ceramica semiconductoare bazată pe ele are un cost mai mic decât semiconductorii monocristali, ceea ce determină în mare măsură aplicarea sa largă.
Valoarea TCR a termistorilor depinde de lățimea banda interzisă a materialului semiconductor din care sunt realizate; nu este constantă și scade odată cu creșterea temperaturii.
În producția de termistori se utilizează amestecuri de oxizi metalici semiconductori ai grupului de tranziție din tabelul periodic. Mendeleev: CuO + Mn3O4; Mn3O4 + NiO; Mn3O4 + NiO + Co3O4. precum și amestecurile de oxizi de fier cu semiconductori cu compoziție complexă: MnCo2O4. CuMn2O4. MgSr2 O4 și colab. Cele mai frecvente tipuri de termistor sunt mednomargantsevye (MMT) kobaltomargantsevye (KMT și CT1) și mednokobaltomargantsevye (STZ).
Termistorii sunt utilizați pentru stabilizarea temperaturii circuitelor și circuitelor electrice, stabilizarea modurilor cascadelor tranzistorilor, compensarea temperaturii aparatelor de măsură electrice, a dispozitivelor de măsurare a temperaturii și a dispozitivelor de comandă și în dispozitivele de automatizare și control.
Termorezistorii cu TCR pozitiv sunt numiți posistori
(Figura 5.1b). În principiu, posistorii sunt fabricați dintr-un ceramic semiconductor cu un punct Curie și un TCR mare pozitiv într-un interval de temperatură îngust.
Din păcate, nu este posibil să se descrie dependența rezistenței de poziționare la temperatură printr-o funcție exponențială.
Cele mai des întâlnite tipuri de posistori ST5 și CT6 sunt fabricate din ceramică pe bază de titanat de bariu BaTiO3. Rezistența unor astfel de ceramică este redusă prin adăugarea de elemente de pământuri rare. Când se încălzește, rezistența sa se modifică cu un factor de 10 3 -10 5. Rezistența ceramicii pe bază de BaTiO3 este determinată de rezistența straturilor de suprafață ale granulelor cristaline (cristalite) care se află în contact între ele.
În producția de posistori, uneori se utilizează un singur cristal Si, Ge sau un alt semiconductor covalent. TCR-ul pozitiv pentru aceste materiale este explicat prin faptul că în regiunea de saturație în care este localizat intervalul de temperatură de funcționare al dispozitivului semiconductor, mobilitatea purtătorului scade odată cu creșterea temperaturii și concentrația nu se schimbă. prin urmare # 947; scade și TCR devine pozitiv. Pozistoare realizate din siliciu monocristalin, cu o concentrație mică de impurități (21 -10 23 brumărel -3 m) sunt TKR = (0,7-1,0) # 8729; 10 -2 K -1 cu un semn pozitiv în intervalul de la 20 la 100 ° C Aceste posistoare în comparație cu policristalina au o dispersie mai mică a caracteristicilor.
Materiale semiconductoare policristaline cu costuri mai mici și TCR mai mari. decât cele monocristaline, au găsit o aplicare largă în fabricarea posistoarelor. TCR pozitiv pentru toate tipurile de posiori este observat într-un anumit interval de temperatură. La temperaturi peste sau sub acest interval, TCR devine negativ.
Pozistorii sunt utilizați pentru comutatoarele termice fără contact, pentru protejarea elementelor de echipamente radio de supratensiune, pentru protecția motoarelor în aparatul de înregistrare și reproducere a sunetului.
Unele caracteristici ale termistoarelor și posistoarelor sunt prezentate în tabelele 5.1 și 5.2.
Unele caracteristici ale termistoarelor
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: