Реферат: Электрорадиоматериалы. Методические указания к лабораторным работам

5. Почему терморезисторы обладают отрицательным температурным коэффициентом сопротивления?

6. Что такое постоянная времени терморезистора, отчего зависит ее величина?

7. Как практически можно определить постоянную времени терморезистора?

8. В чем различие между статической и динамической ВАХ терморезистора?

Работа З.Исследование свойств варисторов

Цель работы – исследование основных свойств варисторов и иллюстрация их практического применения.

1. Краткие сведения из теории

в аристором называется нелинейный полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от приложенного напряжения.

Варисторы изготавливаются из размолотого карбида кремния (SiC) с добавкой связующего вещества.

Причинами, обусловливающими нелинейность вольтамперной характери­стики варистора, являются:

– микронагрев контактов между отдельными зернами карбида кремния, приводящий к возрастанию проводимости элемента во всем объеме;

– увеличение проводимости вследствие частичного про­боя оксидных пленок, покрывающих зерна карбида кремния, при напряженностях электрического поля E = 10⁵ …10⁶ В/м;

– существование на поверхности зерен карбида кремния запирающих р-п -переходов, обусловленных различ­ным характером электропроводности по поверхности и в объеме отдельного зерна SiC.

ВАХ варистора (рис. 3.1), как и всякого нели­нейного резистора, в рабочей точке (точка А) харак­теризуется статическим и дифференциальным сопротивле­ниями

(3.1)

где М _U , M_I — масштабы по осям координат.

Степень нелинейности ВАХ оценивается коэффициентом нелинейности

, (3.2)

который у варисторов довольно велик (b = 2…7) и несколько меняется в различных точках ВАХ. Разделяя переменные в выражении (3.2) и интегрируя, можно получить аналитическую аппроксимацию ВАХ варистора , (3.3)

где В – посто­янная, зависящая от свойств полупроводникового материала и геометрических размеров варистора.

????????? ?????? ??????????? ? ??????? ??? ?????? ?? ?????????????? (?????????????), ? ?????????????? ? ????????????? ??????????, ? ???????????????? ??????? (?????????? ???????). ? ?????? ?????? ??????????? ???????? ????????????? ?????????? ?? ?????????? (???. 3.2). ?????????? ?? ?????? ????????????? ????? ???????? ?????????? ?? ????????? ( U ) ? ?? ???????? ????????? ( U_R ) :U _вых = U - U_R . ? ?????? ???????? ?????????? U _вх ?????? ??? ? ????????? ?????. ???????? ???????????, ??? ????? ?? ???. 3.3, ??????? ??????????????, ????? ?????? ?? ???? ? ????? ????????? ????? ????? ?????? ?? ?????????? ????????. ??????? ??????????????? ????????????? U _вых (U _вх ) ? ?????? ????????? ???? ????????? ?? ???. 3.4.

Выходное напря­жение остается приблизительно постоянным при изменении входного напряжения от U_вх1 до U _вх2 , когда величина диф­ференциального сопротивления варистора равна или близка к величине сопротивления линейного резистора. Количественной оценкой стабилизации напряжения является коэффициент стабилизации

(3.4)

При синусоидальном входном напряжении мост стабили­зирует действующее значение выходного напряжения. Последнее содержит третью гармонику, удельный вес кото­рой возрастает с ростом амплитуды входного напряжения.

2. Описание экспериментальной установки

Вольтамперные характеристики варистора снимаются по схеме рис. 2.5. Осциллографическое исследование варистора прово­дится по схеме рис. 3.5.

????????????? ???? ???????? ?? ????????? ?????????? ЗГ . ????????????? П ?????????? ?? ???? ???????????? ЭО ???????? ??? (??? ??????????????? ????????????) ???????? ???????? R . ?? ???????????? ????????? ЭО ???????? ?????????? ? ????????? ????????? R _о , ???????????????? ???? ????? ????????, ?? ?????????????? ???????? ? ?????????? ?? ?????????. ????? ???????, ?? ?????? ???????????? ???????????????? ???????????? ??? ???????????? ????????. ??????? ???????????????????? ???????? ??????????? V .

Исследование мостового стабилизатора на варисторах проводится по схеме рис.3.6. Питание осуществляется или от источника постоянного напряжения, или от задающего генератора в зависимость от положения переключателя П ₁ .

Переключатель П₂ служит для переключения вольтметра и осциллографа к входным или выходным зажимам моста.

3. Порядок выполнения работы

3.1 Снятие вольтамперной характеристики варистора на постоянном токе

Подать питание на измерительную схему рис. 2.5. Изменяя входное напряжение от 0 до 60 В, замерить и записать в табл. 3.1 значения тока через варистор (6…8 точек).

Таблица 3.1

Oпыт		Расчет
U	I	rct	Rд	b
В	мА	Ом		–

3.2 Осциллографическое исследование варистора.

Подать питание на схему рис.3.5. Зарисовывать на кальку ВАХ варистора при напряжении на входе 60 В. Определить масштабы по току (по оси у) и по напря­жению (по оси x ) для чего, не тро­гая регуляторов усиления осциллографа, переключатель П ₁ перевести в положение «2». На экране осциллографа получится наклонная прямая – ВАХ линейного резистора. Регулируя напряжение, добиться того, чтобы ее крайние точки не выходили за пределы экрана осциллографа. Масштабы (при R >> R _o ) рассчитываются следующим образом:

(3.5)

где U – напряжение, измеренное вольтметром, X, Y – проек­ции ВАХ на оси х, у.

3.3 Исследование мостового стабилизатора напряжения на варисторах

Опыт проводится по схеме рис. 3.6 в режиме холостого хода (R_н = ¥).

а) Исследование моста на постоянном токе.

Отключить осциллограф рубильником К . Переключатель П₂ установить в положение «1». Подключить к схеме источник постоянного напряжения и регулируя его напряжение, установить по цифровому вольтметру V напря­жение U _вх на входе стабилизатора 10 В. Установить переключатель П₂ в положение «2» и измерить напряжение U _вых на выходе стабилизатора. Провести аналогичные измерения при увеличении входного напряжения до 80 В (через 10 В). Результаты опыта занести в табл.3.2. Коэффициент стабилизации рассчитывается по формуле 3.4.

Таблица 3.2

Uвх , В	Uвых = , В	Uвых ~ , В	Kст =	Kст ~
0	0	0
10
20
…
80

После проведения опытов отключить от схемы источник постоянного напряжения.

б) Исследование моста на переменном токе.

Включить осциллограф и подключить его к исследуемой цепи, замкнув рубильник К . Переключить клеммы и переключатель рода работы цифрового вольтметра в режим измерения переменного напряжения. Подать на вход схемы переменное напряжение от задающего генератора ЗГ и провести измерения, аналогичные п. 3.3.а. Результаты измерений занести в табл. 3.2. Для трех значений напряжения, соответствующих участкам ab , bc и cd на рис.3.4, снять на кальку осциллограммы напряжений U_вых (t) .

4. Оформление отчета

1. Привести схемы экспериментальных установок, данные измерительных приборов и исследуемых элементов, а также таблицы с результатами измерений и вычислений.

2. По данным таблицы 3.1 построить ВАХ варистора, снятую на постоянном токе.