Полупроводниковые резисторы
Полупроводниковые резисторы
К полупроводниковым резисторам относят:
- терморезисторы
- болометры
- позисторы
- варисторы
- фоторезисторы.
Терморезисторы. Они представляют собой полупроводниковые тепловые приборы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления ТКС. При увеличении температуры возникает термогенерация носителей заряда в материале полупроводника, вследствие чего снижается электрическое сопротивление терморезистора ТР. Различают ТР, реагирующие на изменение температур окружающей среды и на нагрев, вызванный проходящим через них током. Свойства ТР первой группы определяются температурной характеристикой Rr=Ф(t°), выражающей зависимость сопротивления прибора от температуры окружающей среды (кривая 2). Сврйства ТР второй группы оценивают по вольтампер-ной характеристике U=ф(I), которая .отражает его нагрев проходящим током и определяет нелинейные свойства прибора
Параметрами терморезисторов являются:
- сопротивление (ом) Rт при температуре 20 °С;
- температурный коэффициент сопротивления, выражающий в процентах изменение сопротивления прибора при изменении температуры,на 1 °С
- мощность рассеивания Pтi при которой температура не превышает допустимой;
- постоянная времени т, характеризующая тепловую инерционность терморезистора ТР (т=Ст/Рр, где Ст — теплоемкость, представляющая энергию, необходимую для нагрева ТР на 1 °С, Вт*с/°С; РР — коэффициент рассеивания, т. е. мощность, рассеиваемая ТР при разности температур между ним и средой в 1 °С, Вт/°С).
Обозначение терморезисторов состоит из трех-четырех элементов, например, СП-21, СТ2-26, СТЗ-27, СТ4-15 и др. Буквы первого элемента СТ означают термочувствительное сопротивление, цифры второго элемента характеризуют тип используемого полупроводникового материала (1 — кобальто-марганцевый, 2 — медно-марганце-вый, 3 — медно-кобальто-марганцевые, 4 — кобальто-никелево-мар-ганцевые), третьего элемента — код конструкции, буквы четвертого элемента обозначают код интервала рабочих температур (эти буквы можно и не ставить).
Терморезисторы групп СТ1-21, СТЗ-21, СТЗ-27 и других используют в качестве регулируемых бесконтактных резисторов в цепях автоматики; групп ММТ, КМТ и других — для измерения и регулирования температуры, а также для термокомпенсации элементов элек-трияеских цепей; групп Т8Д, Т8Е, Т8С2М и других — в качестве термочувствительного элемента при измерении мощности СВЧ колебаний.
Болометры. Представляют собой особый вид терморезисторов, используемых в качестве приемников лучистой энергии. Действие болометров основано на изменении сопротивления чувствительного элемента при его нагревании в результате поглощения энергии излучения.
Полупроводниковые болометры содержат два (активный и компенсационный) терморезисторных элемента. Активный непосредственно подвергается воздействию измеряемого излучения, а компенсационный экранирован от излучения и служит для компенсации влияния изменения температуры окружающей среды. Обозначения полупроводниковых болометров состоят из букв и цифр (например, БКМ-1, БКМ-2), указывающих порядковый номер типа прибора.
Таблица 46
Тип
|
Номинальное сопротивление, кОм
|
Температурный коэффициент сопротивления,
%/°с
|
Номинальная мощность, кВт
|
Габаритные размеры (без выводов), мм
|
Масса, г
|
Способ подогрева
|
|
Терморезисторы
|
|
|
|||
СТ1-17
|
0,3 — 22
|
4 — 7
|
500
|
—
|
0,2
|
Прямой
|
СП- 19
|
3,3 4,7; 6,8; 10;
100; 150; 1500;
2200
|
2,3 — 4
|
60
|
—
|
0,3
|
»
|
СТЗ- 19
|
2,2; 10; 15
|
3,4 — 4,5
|
45
|
04X2,5
|
0,3
|
»
|
СТЗ-21
|
0,68; 1; 1,5; 10,
15
|
3 — 4,1
|
60
|
9,5X48
|
2,8
|
Косвен-
ный
|
СТЗ-25
|
1,5; 2,2; 3,3
|
3 — 3,75
|
8
|
049X33
|
2,5
|
Прямой
|
КМТ-1
|
22 — 1000
|
4,2 — 8,4
|
1000
|
3X13
|
|
—
|
ММТ-9
|
0,01 — 4,7
|
2,4 — 4
|
2
|
019X3
|
3,4
|
—
|
Т8С1М
|
0,15
|
1 — 5,8
|
24
|
—
|
—
|
Прямой
|
Позисторы
|
||||||
СТ6-1А
|
0,04 — 0,4
|
10
|
1100
|
05X2,5
|
—
|
—
|
СТ6-1Б
|
0,1 — 0,7
|
15
|
800
|
05X2,5
|
—
|
—
|
СТ6-ЗБ
|
1 — 10
|
15
|
200
|
02X2
|
__
|
__
|
СТ6-4Б
|
0,1 — 0,4
|
15
|
800
|
07X5
|
—
|
—
|
Примечание. Параметры терморезисторов и позисторов указаны для температуры окружающей среды 20 °С, а СТ1-19 — для 150°С.
Применяют болометры для бесконтактного дистанционного измерения температуры в качестве приемников лучистой энергии в спектральных приборах, в различных системах ориентации. Иммерсионные полупроводниковые болометры (например, БП1-2) используют в качестве приемников инфракрасного, излучения в аппаратуре автоконтроля ответственных узлов железнодорожного подвижного состава (колесных пар, подшипников и др.)
Позисторы. Представляют собой терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления. ТКС позисторов, изготовленных на основе титаната бария, достигает десятков процентов на 1 °С
Применяют позисторы для ограничения и стабилизации тока в электрических цепях, авторегулировки усиления в схемах термокомпенсации, для защиты элементов схемы и приборов от перегрева, регулировки температуры и т. д. Позисторами служат приборы СТ5-1, СТ6-1А, СТ6-1Б, СТ6-5Б, СТ6-4В, СТ64Г и др.
Основные параметры некоторых терморезисторов и позисторов приведены в табл 46.
Вариаторы. Эти приборы представляют собой полупроводниковые резисторы объемного типа с нелинейными вольт-амперными характеристиками Для напряжений различной полярности вольт-амперные характеристики симметричны. Варисторы можно использовать в цепях постоянного, переменного (с частотами до нескольких килогерц) и импульсного токов. Изготовляют стержневые и дисковые варисторы из порошкообразного карбида кремния.
Основными параметрами варисторов являются следующие.
- Номинальное классификационное напряжение Uкл — постоянное напряжение, при котором через варистор проходит заданный токIкл.
- Максимально допустимое импульсное напряжение Uи макс [для стержневых варисторов
- Uи,макc = (1,2-2) Uкл, а для дисковыхUж макс = (3Ч- 4) UKa] .
- Коэффициент нелинейности Р — отношение сопротивления варистора постоянному току к его сопротивлению переменному току.
- Номинальная мощность рассеивания Раон — 1кяУкл при заданной температуре среды.
- Условное обозначение варисторов состоит из букв и цифр (например, СН1-1-1-1500).
Буквы СН обозначают — нелинейное сопротивление, первая цифра указывает применяемый материал, вторая — конструкцию (1 — стержневой, 2 — дисковый), третья — порядковый номер разработки; число в конце обозначения характеризует величину падения напряжения.
Параметры некоторых типов варисторов приведены в табл. 47.
Варисторы применяют в устройствах стабилизации высоковольтных источников напряжения телевизионных приемников, для стабилизации токов в отклоняющих катушках кинескопов, в системах размагничивания цветных кинескопов, системах автоматического регулирования.
Фоторезисторы. Представляют собой полупроводниковые приборы, электрическое сопротивление которых изменяется под действием электромагнитного (светового) излучения. Характер изменения сопротивления определяется интенсивностью и составом облучающего света.
Фоторезистор Параметрами фоторезисторов ФР являются следующие. Рабочее напряжение, при котором ФР может быть использован в течение указанного срока службы с сохранением его параметров.
- Допустимая мощность рассеивания рф — максимальная мощность, рассеиваемая на ФР без его теплового повреждения
- Темновое электрическое сопротивление RT — при 20 °С через 30 с после снятия освещенности 200 лк.
- Темповой ток Iт, проходящий в цепи ФР при приложенном рабочем напряжении через 30 с после снятия освещенности 200 лк.
- Световой ток Iс, проходящий через ФР при напряжении и освещенности 200 лк от источника света с цветовой температурой 2850К.Таблица 47
Номинальное классификационное напряжение, В
|
Максимально допустимое импульсное напряжение, кВ
|
Коэффициент нелинейности
|
Номинальное классификационное напряжение, В
|
Максимально допу стимое импульсное напряжение, кВ
|
Коэффициент нелинейности
|
Стержневые варисторы
|
Дисковые варисторы
|
||||
СН1-1-1 (09X19 мм) Iкл = 10 мА; Рном = 1 Вт
|
СН1-2-1 (016X8 мм) Iкл = 8 мА; Рном = 1 Вт
|
||||
560
|
1,2
|
3,5
|
56
|
180
|
3,5
|
680
|
1,3
|
4
|
68
|
210
|
3,5
|
820
|
1,4
|
4
|
82
|
250
|
3.5
|
1000
|
1,5
|
4
|
100
|
300
|
3,5
|
1200
|
1,6
|
4
|
120
|
360
|
3,5
|
1300
|
1,7
|
4,5
|
150
|
450
|
3,5
|
1500
|
2,0
|
4,5
|
180
|
550
|
3,5
|
|
220
|
650
|
3,5
|
||
СН1-1-2 (07X16 мм) Iкл = 10 мА; РНОм=0,8 Вт
|
270
|
800
|
3,5
|
||
560
|
1,2
|
3,5
|
СН 1-2-2 (012X7 мм) Iкл = 3 мА; Л,ом = 1 Вт
|
||
680
|
1,3
|
4,0
|
|
||
1300
|
1,7
|
4,5
|
|
|
|
|
|
|
15
|
60
|
3
|
СН1-6 (035X9 мм) Iкл =
|
18
|
70
|
3
|
||
= 20 мА; РНОм=2,5 Вт
|
22
|
80
|
3
|
||
33
|
0,15
|
4,0
|
27
|
90
|
3
|
|
|
|
39
|
ПО
|
3
|
СН1-8 (013X120) Iкл =
|
47
|
120
|
3,5
|
||
= 50 мкА; Рвом =2 Вт
|
56
|
150
|
3,5
|
||
20000
|
30
|
6
|
68
|
170
|
3,5
|
25000
|
30
|
6
|
|
|
|
|
|
|
СН1-10 (040X10 мм) Iкл = 10 мА; Рном = 3 Вт
|
||
СН 1-8-20 Iкл =0,05 мА;
|
|
||||
Рвом =6 ВТ
|
15
|
75
|
3,2
|
||
20000
|
30000
|
6 — 10
|
18
|
90
|
3,2
|
|
|
|
27
|
135
|
3,2
|
СН 1-8-25 Iкл = 0,05 мА;
|
33
|
165
|
3,2
|
||
Рвом = 2 Вт
|
|
|
|
||
|
|
39
|
195
|
3,2
|
|
25000
|
30000
|
6 — 10
|
47
|
235
|
3,2
|
Примечaниe. Номинальная мощность указана при температуре окружающей среды 70 °С для варисторов СН1-1-1, СН-1-2, при 75°С — для СН1-6, при 0 °С - для СН1-2-1, СН1-2-2.
Кратность изменения сопротивления RT/Rc — отношение темно» вого сопротивления ФР к сопротивлению при освещенности 200 ли от источника с цветовой температурой 2850К.
Удельная чувствительность во — отношение фототока к произведению величины падающего на фоторезистор светового потока и приложенного к нему напряжения, т.е. 8о=Iф/(ФU).
Интегральная чувствительность еи — произведение удельной чувствительности на предельное рабочее напряжение, т.е. еи = еоU.
Параметры наиболее распространенных фоторезисторов приведены в табл. 48.
Фоторезистор
|
Рабочее напряжение, В
|
Мощность рас-сеивания, Вт
|
Темчовое сопротивление, МОм
|
Темновой ток, мкА
|
Световой ток, мА
|
Кратность изменения сопротивления
|
Удельная чувствительность, мА/(лм-В)
|
Интегральная чувствительность, мкА/лм
|
СФ2-1
|
15
|
10
|
15
|
0,5
|
1
|
500
|
400
|
10
|
СФ2-2
|
2
|
50
|
v2
|
0,5
|
1,5
|
500
|
75
|
0,36
|
СФ2-8
|
100
|
125
|
100
|
—
|
1
|
1000
|
—
|
—
|
СФ2-16
|
10
|
10
|
3,3
|
—
|
0,3
|
100
|
—
|
—
|
СФЗ-1
|
15
|
10
|
30
|
0,01
|
1,5
|
1500
|
600
|
20
|
СФЗ-2
|
5
|
100
|
5
|
0,5
|
2
|
500
|
80
|
—
|
СФЗ-5
|
2
|
50
|
2
|
—
|
0,5
|
500
|
—
|
—
|
СФЗ-8
|
20
|
50
|
20
|
—
|
0,5
|
500
|
—
|
—
|
ФСК-1
|
50
|
125
|
3,3
|
5
|
2
|
100
|
7
|
2,8
|
ФСК-2
|
100
|
125
|
3,3
|
10
|
1
|
20
|
1,6
|
0,5
|
ФСД-1
|
20
|
50
|
2
|
1
|
3
|
150
|
30
|
15
|
ФСА-1
|
100
|
10
|
0,02
|
—
|
—
|
1,2
|
500
|
—
|
ФСА-12
|
40
|
10
|
0,05
|
—
|
— -
|
1,2
|
500
|
—
|
Фоторезисторы используют для формирования электрических сигналов под действием облучающих световых сигналов, а также для обнаружения и регистрации световых сигналов.