Реферат: Терморезисторный эффект. Терморезисторы

Третье направление – создание переключающих терморезисторов с отрицательным ТКС. Они имеют очень большое изменение сопротивления в узком интервале температур и называются терморезисторы с критической температурой и терморезисторы на основе металлоксидных соединений, в которых используется резкое изменение проводимости от полупроводниковой к металлической, например VO₂ с температурой перехода 68^o C.

Довольно перспективное направление представляют собой терморезисторы с положительным ТКС. Терморезистивные элементы с положительным ТКС выпускают на основе титанато-бариевой керамики, сопротивление этих элементов значительно снижено добавлением редкоземельных элементов. Титанат бария BaTiO₃ – диэлектрик, поэтому его удельное сопротивление при комнатной температуре велико (10¹⁰ -10¹² ) Ом∙см. При введении туда примесей, таких, как лантан или церий, в ничтожно малых количествах (0,1-0,3 атомного процента) его удельное сопротивление уменьшается до 10-100 Ом∙см. Если ввести эти примеси в титанат бария, его сопротивление в узком интервале температур увеличится на несколько порядков.

Основные параметры терморезисторов.

Как и любой технический прибор, терморезисторы имеют ряд параметров и характеристик, знание которых позволяет выяснить возможность использования данного терморезистора для решения определенной технической задачи.

Основные параметры терморезисторов с отрицательным ТКС:

1. Габаритные размеры.

2. Величина сопротивления образцов R_t и R_T (в Ом) при определенной температуре окружающей среды в t, ^o C, или T, К. Для терморезисторов, рассчитанных на рабочие температуры примерно от -100 до 125-200 ^o C, температуры окружающей среды принимается равной 20 или 25^o C и величина R_t называется «холодным сопротивлением».

3. Величина ТКС α в процентах на 1^o C. Обычно она указывается для той же температуры t, что и холодное сопротивление, и в этом случае обозначается через α_t .

.

4. Постоянная времени τ (в секундах), характеризующая тепловую инерционность терморезистора. Она равна времени, в течение которого температура терморезистора изменяется на 63% от разности температур образца и окружающей среды. Чаще всего эту разность берут равной 100^o C.

5. Максимально допустимая температура t_max , до которой характеристики терморезистора долгое время остаются стабильными.

6. Максимально допустимая мощность рассеивания P_max в Вт, не вызывающая необратимых изменений характеристик терморезистора. Естественно, при нагрузке терморезистора мощностью P_max его температура не должна превышать t_max .

7. Коэффициент рассеяния H в Вт на 1^o C. Численно равен мощности, рассеиваемой на терморезисторе при разности температур образца и окружающей среды в 1^o C.

8. Коэффициент температурной чувствительности B, размерность – [К].

.

9. Коэффициент энергетической чувствительности G в Вт/%R, численно равен мощности, которую нужно рассеять на терморезисторе для уменьшения его сопротивления на 1%. Коэффициенты рассеяния и энергетической чувствительности зависят от параметров полупроводникового материала и от характера теплообмена между образцом и окружающей средой. Величины G, H и α связаны соотношением: . В самом деле, .

10. Теплоемкость C в Дж на 1^o C, равная количеству тепла (энергии), необходимому для повышения температуры терморезистора на 1^o C. Можно доказать, что τ, H и C связаны между собой следующим соотношением: .

Для позисторов, кроме ряда приведенных выше параметров, обычно указывают также еще примерное положение интервала положительного температурного коэффициента сопротивления, а также кратность изменения сопротивления в области положительного ТКС.

Основные характеристики терморезисторов.

ВАХ – зависимость напряжения на терморезисторе от тока, проходящего через него. Снимается в условиях теплового равновесия с окружающей средой.

На графике: (а) – терморезистор с отрицательным ТКС, (б) – с положительным.

Температурная характеристика – зависимость R(T), снимающаяся в установившемся режиме.

Принятые допущения: масштаб по оси R взят возрастающий по закону 10^x , по оси T пропущен участок в интервале (0-223) К.

Подогревная характеристика – характеристика, свойственная терморезисторам косвенного подогрева – зависимость сопротивления резистора от подводимой мощности.

Принятые допущения: масштаб по оси R взят возрастающий по закону 10^x .

Классификация и маркировка.