Главная Промышленные терморезисторы



выделяемой мощности и кривая отклонения от номинальной температуры играют более важную роль, чем температурная характеристика сопротивления. Эти характеристики отличаются друг от друга у различных изготовителей, так как коэффициент рассеяния зависит от метода герметизации и размеров корпуса. Обычно рассеиваемая мощность лежит в пределах от 0,125 до 0,25 Вт, а у некоторых приборов она достигает приблизительно 1 Вт, причем коэффициент рассеяния меняется от 1 до И мВт/° С, если приборы не снабжены охладителями.

9.2. Применение кремниевых терморезисторов

Кремниевые транзисторы способны работать в интервале температур от -65 до -f200°C, но их параметры чувствительны к изменению температуры. Для поддержания постоянства режима работы схемы в широком интервале температур необходима какая-то форма комтенсации, чтобы стабилизировать статическую рабочую точку. Нестабильность возникает в основном из-за изменения трех параметров транзистора: обратного тока коллектора /кБО. статического коэффициента передачи тока транзистора в схеме с общим эмиттером /i2i3 и прямого напряжения змиттер- база бэБ- При малом токе коллектора ток /кбо растет с температурой по закону, близкому « экспоненциальному, т. е.

/кво-Ле*-«, (9.4)

где Ло = /кво при комнатной температуре (25° С); Т и Tq - соответственно рабочая и комнатная температуры в ° С; k - коэффициент, меняющийся от 0,06 до 0,094.

Такое увеличение /кбо как бы «скрадывает» линейное изменение t/эБ и эффекты, связанные с /121 при высокой температуре. При низких температурах ток /кбо очень мал у большинства кремниевых транзисторов, так что начинают доминировать нестабильности, вызываемые изменениями Uq и /121 с температурой. Адекватная компенсация изменений коэффициента /121 обычно достигается применением отрицательной обратной связи, которая улучшает стабильность и линейность, правда, за счет снижения коэффициента усиления по постоянному току. Изменение t/эБ с температурой корректируется включением в эмиттерную цепь кремниевого терморезистора с положительным ТКС С помощью схемы, показанной на рис. 9.4, были проведены сравнительные испытания постоянного резистора и кремниевого терморезистора сопротивлением 75 Ом каждый, результаты которых (рис. 9.5) иллюстрируют достижимую степень термокомпенсации. Дальнейшее совершенствование возможно при включении постоянных резисторов последовательно или параллельно кремниевому терморезисто-РУ с положительным ТКС. Аналогичная компенсация достигается и при введении глубокой отрицательной обратной связи.

Рисунок 9.6 иллюстрирует принцип компенсации смещения в специальном регуляторе напряжения, в котором входное напря-5-78 129



жение постоянного тока меняется от 20 до 100 В, и на выходе необходимо получить постоянное напряжение 14 В при минимальной рассеиваемой мощности и минимальном числе компонентов. Если коллекторный ток транзистора Ti начинает расти, то транзистор нагревает кремниевый терморезистор, находящийся с ним в хорошем тепловом контакте. Последний в свою очередь изменяет смещение так, чтобы уменьшить ток коллектора, что делает транзистор Ti источником постоянного тока. Опорное напряжение 14,7 В обеспечивается стабилитроном, так что транзистор Т2 под


Резистор

Рис. 9.4. Схема проверки температурной компенсаиии


Кремчиедый рд, Wmfj терморезистор о

30 70

Темперотдра,

Рис. 9.5. Температурная зависимость коллекторного тока транзистора из схемы, показанной на рис. 9.4

Недаеино изменйюш,еесй пвстопннае напрятение

от го }а too В

1Л8 Выкод

Рис. 9.6. Схема регулятора напряжения постоянного тока

держивает постоянное напряжение 14 между коллектором и эмиттером.

Другие применения кремниевых термо резисторов с положительным ТКС вклкя чают пожарную сигнализацию, измеренш уровня жидкости, регулирование температу* ры генераторов и защиту от тепловых перегрузок. Электронные термометры, содержащие кремниевые терморезисторы с положительным ТКС в качестве датчиков темперам туры, обладают почти линейной зависи; мостью выходного сигнала от температурь Следовательно, шкалы таких приборов дл1 измерения температуры могут быть боле< растянутыми по сравнению с теми, в кото рых используются терморезисторы с бол© высоким отрицательным ТКС.



Глава 10

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТЕРМОРЕЗИСТОРОВ

С ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ ТКС И ИХ ОСНОВНЫЕ

СВОЙСТВА

10.1. Историческая справка

В 1956 г. Сауэр и Флэшей впервые сообщили о существовании положительного ТКС у титаната бария, содержащего небольшое количество лантана [1]. Температурная зависимость сопротивления этого материала имела участок с положительным ТКС в интервале температур от 50 до 225° С, и максимальный ТКС был равен 14%/° С при температуре примерно 120° С. Твердый раствор титаната стронция и бария, легированный лантаном, имел положительный ТКС в интервале температур от -50 до +110° С и максимальный ТКС 9%/° С при температуре 25°С. Легирование обоих материалов лантаном приводило к образованию полупроводника п-типа с регулируемой валентностью, т. е. эта ситуация аналогична наблюдаемой в отношении оксидов с отрицательным ТКС, и аномальный участок на температурной характеристике с положительным ТКС обусловлен фазовым переходом кубической кристаллической решетки в тетрагональную. В лабораториях фирмы Philips в Голландии проводилось независимое изучение этих материалов, о чем свидетельствует патент, опубликованный в 1957 г. 1[2].

В 1959 г. Сабури [3] исследовал поведение различных примесей в титанате бария и обнаружил существование области с положительным ТКС в окрестности температуры 120° С и уменьшение }дельного сопротивления при комнатной температуре после введения таких примесей, как La, Се, Nd, Рг, Sm, Та, Nb, Bi, Sb. Введение других примесей (Ag, Со, Ga, Мо, Th, V, W, Zn) не снижало удельного сопротивления титаната бария при температуре 25° С и не вызывало появления области с положительным ТКС. Влияние сверхстехиометрических Ва и Ti на температурные зависимости сопротивления изучалось на материалах, легированных Се и La, и определялось на переменном токе в широком интервале температур и частот. Было установлено, что титанат бария приобретает полупроводниковые свойства за счет образования ионов Ti+ в результате взаимодействия Ti+ с легирующими примесями. Проводимость п-типа является следствием переноса электронов между атомами титана, находящимися в двух различных валентных состояниях в S-положениях кристаллической решетки титаната бария со структурой типа перовскита:

Ti-l- Ti3-l--Ti3+ Ti*+.

5* 1131



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


0.0131