Главная Промышленные терморезисторы



терморезисторы с б-ольш-им лоложителшым ТКС (до 70 %/°С), но в более ограниченном диапазоие TeMnqpaTyp. Материалом для этих приборов служит поликр-исталлический полупроводниковый титанат бария с большим изменением ТКС при температуре 120°С, соответствующей сегнетоэлектрической точке Кюри этого -материала. Добавляя другие вещества, например титанат свинца или стронций, такое изменение ТКС можно получить при температурах 100 до +250°С. Можно также изменить наклон кривой сопротивления таким образом, что большое изменение ТКС будет происходить в более уэком интервале температур, например 0-100°С.

Сравнение температурных характеристик сопротивления различных типов терморезнсторов и платинового термометра сопротивления, приведенных на рис. 1, показывает, что терморезисторы обладают очень большими преимуществ-ами перед своими аналогами, используемыми в качестве датчиков температуры. Первые образцы терморезнсторов имели определенные недостатки и в первую очередь низкую стабильность и узкий диапазон рабочих температур. К настоящему времени стабильность терморезисторов доведена до такого уровня, что по этому параметру они превзошли термопары и лишь незначителыно уступают платиновым термометрам сопротивления в рекомендованных для них диапазонах температур. Рабочий диапазон температур современных терморезисторов расширен до 75-1275 К, что позволяет им успешно конкурировать с другими датчиками температуры. Температура,С Разнообразие форм терморези- Рт. 1. Сравнительные температурные сторон (от бусинок с размера- характеристики сопротивлений терморе-ми менее булавочной головки зисторов и платинового термометра:

цтгкп-а r-Tonwu<ift TTTTitini,.- ттг! ~" терморезистор с отрицательным ТКС; 2 -

дисков, стержней, пленок до терморезистор с положительным ТКС; 3-

ЗОНДОВ iB метя П ПИЧескИХ и кремниевый терморезистор с положительным

„ < п TRC; 4 - Платиновый термометр Сопротивления

пластмассовых оболочках и

корпусах) также сильно расширяет возможности терморезисторов как датчиков тем-пературы. Ежегодные выпуск и потребление терморезисторов, доведенные до 50 млн. шт., как нельзя лучше свидетельствуют о том, что промышленность в полной мере оценила вее их достоинства.

Терморезисторы широко используются в различных устройствах Не только в качестве датчиков температуры. Эти приборы после соответствующей модификации можно применять в электронных устройствах задержки с достаточно широким -интервалом времен




задержек, в качестве конденсаторов или катушек индуктивности в низкочастотных генераторах, для защиты от выбросов напряления в емкостных, индуктивных или резистивных схемах, в качестве ограничителей тока или напряжения, для измерения давления газа или теплопроводности, в уровнемерах и газовых и жидкостных расходомерах Такое разнообразие областей применения терморезисторов позволяет рассматривать их как один из наиболее универсальных электронных приборов в современной технике

Выше уже отмечалось, что, несмотря на многочисленные публикации, касающиеся свойств и применения терморезисторов, мы не располагаем обобщающим научным трудом, охватывающим все аспекты этой темы В яастоящей книге уже известная информация сочетается с личным опытом автора, который стремился дать всеобъемлющую картину, описывающую историю развития, технологию производства, свойства и примвнение терморезисторов с положительным и отрицательным ТКС с теоретической и практической точек зрения Эта книга поможет потребителям терморезисторов глубже разобраться в приборах, с которыми они имеют дело Кроме того, и у непосвященного читателя также может появиться интерес к исследованию и применению этих заслуживающих внимание универсальных приборов



Глава 1

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ТКС И ИХ ОСНОВНЫЕ

СВОЙСТВА

1.1. Историческая справка

История терморезнсторов началась в 1833 г, копда Фарадей обнаружил отрицательный ТКС у сульфида серебра Однако драк-тичеокое значение этого открытия было невелико, так как отсутствие сведений о явлениях в контактах металл-полупроводник препятствовало изготовлению приборов с воспроизводимыми характеристиками Первый шаг в этом направлении был сделан в начале 30 х гадов после обнаружения у некоторых оксидов, таких как Рез04 [1] и UO2 [2], высокого отрицательного ТКС В конце 30-х и начале 40-х годов ряд материалов с отрицательным ТКС пополнился сначала NiO и СоО [3], а затем и системой NiO- -С02О3-МП2О3 [4] Интервал удельных сопротивлений материалов с отрицательным ТКС также расширился благодаря добавлению оксида меди в МП3О4 и в систему NiO-МП2О3 [5]

Основные препятствия изготовлению приборов в эти годы определялись трудностями регулирования удельного сопротивления исходных материалов, составы которых чувствительны к изменениям атмосферы и температуры во время (опекания и последующей обработки Именно трудность воспроизведения выходных параметров заставила ряд изготовителей термцрезисторов в Европе и США остановить свой выбор на оксидной аистеме никель-марганец-медь, так как было обнаружено, что спекание и последующая обработка этих материалов на открытом воздухе обеспечивают приемлемую воспроизводимость параметров Материалы с отрицательным ТКС, изготовленные на основе других оксидных систем, и в частности содержащих оксиды железа и кобальта, не оставались такими устойчивыми при нагревании на открытом воздухе и требовали введения стабилизирующих добавок или более жесткого контроля состава атмосферы и температуры на различных этапах термообработки

Современные терморезисторы с отрицательным ТКС обычно изготовляют из следующих оксидных систем никель-марганец-медь, никель-марганец-кобальт-медь, кобальт-марганец-медь, железо-титан, никель-влитий, кобальт-литий или медь-марганец Кроме того, практикуется добавление таких элементов, как железо, алюминий, цинк и магний, которые позволяют модифицировать свойства перечисленных систем



0 1 [2] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67


0.0405