Полупроводниковые резисторы

Полупроводниковые резисторы

Как следует из вышесказанного , полупроводники представляют собой особый класс веществ, обла-дающий целым рядом уникальных электрофизических свойств. На основе полупроводниковых мате-риалов были разработаны многочисленные электронные приборы, являющиеся элементной базой со-временных радиоэлектронных и информационных систем. Наиболее простыми полупроводниковыми приборами, принцип действия которых основан на уникальных электрофизических свойствах полупро-

водников, являются нелинейные полупроводниковые резисторы.

Полупроводниковыми резисторами называют приборы, принцип действия которых основан на свойствах полупроводников изменять свое сопротивление под действием температуры, электромагнит-ного излучения, приложенного напряжения и других факторов. Рассмотрим три наиболее распростра-ненных типа полупроводниковых резисторов.

Терморезистор представляет собой полупроводниковый нелинейный резистор, сопротивление ко-торого значительно изменяется при изменении температуры. Терморезистор выполняют в виде бусин-ки, диска, цилиндрического стержня, плоской шайбы. В некоторых конструкциях предусмотрено поме-щение терморезистора в металлический или стеклянный герметизированный баллон.

Терморезисторы, обладающие отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, на-зывают термисторами. Они нашли широкое применение в радиоэлектронном оборудовании самого различного назначения.

К важнейшим параметрам термисторов относятся: холодное сопротивление – сопротивление тер-

мистора при температуре окружающей среды 20 °С; температурный коэффициент сопротивления TKС, выражающий в процентах изменение сопротивления термистора при изменении температуры на 1 °С; максимальная рабочая температура – температура, при которой характеристики термистора оста-ются стабильными в течение установленного срока службы; наибольшая рассеиваемая мощность – мощность, при которой термистор при протекании тока разогревается до максимальной рабочей темпе-ратуры; теплоемкость Н – количество теплоты, необходимой для повышения температуры термистора

на 1 °С; коэффициент рассеяния b – мощность, рассеиваемая термистором при разности температур термистора и окружающей среды в 1 °С; постоянная времени τ – время, в течение которого температура термистора становится равной 63 °С при перенесении его из среды с температурой 20 °С в среду с тем-пературой 100 °С. Постоянная времени определяется как отношение теплоемкости к коэффициенту рас-сеяния: τ = Н/b.

• устройствах промышленной электроники термисторы применяются достаточно широко для изме-рения и регулирования температуры, термокомпенсации различных элементов электрических схем, ра-ботающих в широком диапазоне температур, стабилизации напряжения в цепях переменного и посто-янного токов, а также в качестве регулируемых бесконтактных резисторов в цепях автоматики.

• ряде специальных устройств находят применение так называемые полупроводниковые боломет-ры, состоящие из двух термисторов. Один из термисторов (активный) непосредственно подвергается воздействию контролируемого фактора (температуры излучения), а другой (компенсационный) служит для компенсации влияния температуры окружающей среды.

Позисторами называют полупроводниковые термисторы с положительным температурным коэф-фициентом сопротивления. В качестве полупроводника в них используют титанат бария со специаль-ными примесями, сопротивление которого увеличивается при повышении температуры.

Как и для термисторов с отрицательным ТКC, для позисторов основными характеристиками явля-ются вольтамперная и температурная. Параметры позисторов аналогичны параметрам термисторов с

пл итуда импульсного напряженияи допустимая рассеиваемая мощность.

Исходя из двух последних параметров, выбирают рабочее эксплуатационное напряжение варистора. В схемах промышленной электроники варисторы применяют для регулирования электрических ве-личин, стабилизации токов и напряжений и для защиты приборов и элементов схем от перенапряжений. Фоторезистором называют полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется под действием электромагнитного излучения видимой, а также инфракрасной и ультрафиолетовой частей спектра. Материалом для изготовления фоторезисторов служат обычно сульфиды и селениды свинца и кадмия. Светочувствительный проводящий слой полупроводника наносят на стеклянную пластинку с металлическими электродами и помещают в пластмассовый или

металлический корпус с окном из фотостекла.

При отсутствии светового потока сопротивление фоторезистора, называемое темновым R_темн, весь-ма велико (в первом приближении R_темн → ∞), при этом через фоторезистор, включенный в схему, про-текает малый темновой ток I_темн. Под воздействием светового потока сопротивление фоторезистора па-дает и через него протекает световой ток I_св. Разность между световым и темновым токами называют

первичным фототоком проводимости: I_ф = I_темн – I_св.

При увеличении светового потока часть электронов проводимости сталкивается с атомами, ионизи-рует их и создает дополнительный поток электронов – так называемый вторичный фототок проводи-

мости.

Для выбора типа и режима работы фоторезистора используют ряд характеристик:

вольтамперная характеристика – зависимость фототока (или темнового тока) от приложенного напряжения при постоянном световом потоке;

световая характеристика – зависимость фототока от падающего светового потока постоянного спектрального состава;

спектральная характеристика – зависимость чувствительности фоторезистора от длины волны светового излучения;

К основным параметрам фоторезисторов, наряду с указанными ранее темновым сопротивлением, темновым и световым токами, относятся рабочее напряжение – максимально возможное напряжение, не приводящее к изменению других параметров фоторезистора в течение всего срока службы и допус-тимая мощность рассеяния – максимальная мощность, рассеиваемая на фоторезисторе без его повреж-дения, а также некоторые другие параметры.