КЭТ ЛАБА. Исследование характеристик
 Скачать 262.85 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра ЭПУ ОТЧЁТ по лабораторной работе № 2 по дисциплине «Компоненты электронной техники» ТЕМА: ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМИСТОРОВ И ПОЗИСТОРОВ  Зефания Д.К Степанов. Е.В Гурин. А.В
Санкт-Петербург 2023 Цель работы – ознакомление с характеристиками нелинейных полупроводниковых резисторов – терморезисторов. Основные сведения о терморезисторах В работе исследуются температурные характеристики полупроводниковых терморезисторов с отрицательным ТКС (NegativeTemperatureCoefficient – NTC-термисторы или просто термисторы) и положительным ТКС (Positive TemperatureCoefficient – PTC-термисторы или позисторы). Термисторы состоят из поликристаллической смеси различных спеченных оксидов (например, Fе2O3, Zn2TiO4, MgCr2O4 и TiO2), сверху компоненты покрываются защитной стеклоэмалью. Они характеризуются круто падающей монотонной зависимостью сопротивления от температуры. Эта зависимость описывается выражением:  , (2.1)где RT – сопротивление термистора при текущей температуре T; R0 – номинальное сопротивление термистора, указываемое для температуры T0, равной +25 °C или 298 K; B – постоянная, зависящая от материала резистора (значение B обычно лежит в пределах от 1000 до 6000 K). Характер зависимости сопротивления термистора от температуры иллюстрируется рис. 2.1. По определению температурный коэффициент сопротивления любого резистора находится по формуле (1.1). Если подставить (2.1) в (1.1) и взять производную, то получим следующее выражение для ТКС NTC-термистора:  . (2.2)При использовании данной формулы следует помнить, что В и Т выражаются в кельвинах. Из (2.2) следует, что Т термистора не является константой, а зависит от температуры (это отражено в обозначении ТвместоR). Во всей области рабочих температур (обычно от –55 до +155 °С) абсолютное значение Т термисторов оказывается в десятки раз большим, чем у линейных постоянных резисторов. круто падающей монотонной зависимостью сопротивления от температуры. Эта зависимость описывается выражением: , (2.1)где RT – сопротивление термистора при текущей температуре T; R0 – номинальное сопротивление термистора, указываемое для температуры T0, равной +25 °C или 298 K; B – постоянная, зависящая от материала резистора (значение B обычно лежит в пределах от 1000 до 6000 K). Характер зависимости сопротивления термистора от температуры иллюстрируется рис. 2.1. По определению температурный коэффициент сопротивления любого резистора находится по формуле  . Если подставить (2.1) в , и взять производную, то получим следующее выражение для ТКС NTC-термистора: . (2.2)  При использовании данной формулы следует помнить, что В и Т выражаются в кельвинах. Из (2.2) следует, что Т термистора не является константой, а зависит от температуры (это отражено в обозначении ТвместоR). Во всей области рабочих температур (обычно от –55 до +155 °С) абсолютное значение Т термисторов оказывается в десятки раз большим, чем у линейных постоянных резисторов.Термисторы широко используются в системах автоматики как датчики температуры и в устройствах компенсации температурного дрейфа выходных сигналов усилителей. Позисторы обычно изготавливаются на основе поликристаллической керамики из титаната бария (BaTiO3), легированной различными примесями. Сопротивление позисторов на несколько порядков возрастает после превышения их температуры над некоторым значением (Tref), что связано с фазовым переходом из сегнетоэлектрического состояния в параэлектрическое (рис. 2.2). Масштаб по оси ординат принято отображать логарифмическим, поскольку рост сопротивления от температуры носит почти экспоненциальный характер. В области резкого увеличения сопротивления Т позистора приблизительно постоянен. Тогда, если на этом участке известны два значения сопротивления, например, R1 и R2, которые соответствуют двум температурам Т1 и Т2, то для Т будет справедливо:  . (2.3)В пределах этого температурного диапазона, зная сопротивление для некоторой температуры, можно рассчитать, каким станет сопротивление при другой температуре:  (2.4) С помощью формулы (2.4) может быть рассчитано сопротивление позистора для выбранной температуры на основании его справочных данных. В этом случае вместо сопротивления R1 и температуры T1 используют Rref и Tref соответственно. Позисторы нашли широкое применение в схемах ограничения тока, а также как высокочувствительные датчики температуры.  рис 2.3 схема измерения ВАХ позистора ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ зависимость сопротивления термистора от температуры и рассчитаем температурный коэффициент сопротивления резистора Таблица 2.4 Исследование температурной зависимости сопротивления термистора [B57045]
 Рисунок 2.4 – Температурная зависимость сопротивления термистора [B57045] Таблица 2.5 Исследование температурной зависимости сопротивления термистора [B57164]
 Рисунок 2.5 – Температурная зависимость сопротивления термистора [B57164] Построим зависимость сопротивления позистора от температуры и рассчитаем температурный коэффициент сопротивления позистора Таблица 2.6 Исследование температурной зависимости сопротивления позистора
 Рисунок 2.6 – Температурная зависимость сопротивления позистора вольтамперную характеристику позистора Таблица 2.7 Результаты исследования вольтамперной характеристики позистора
 Рисунок 2.7 – Вольтамперная характеристика позистора ВЫВОД: В ходе обработки результатов лабораторной работы были исследованы полупроводниковые резисторы. По расчетным данным и построенным зависимостям были получены результаты, удовлетворяющие теоретическими. По расчетным данным и построенным зависимостям были получены результаты, удовлетворяющие теоретическим – термистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термистор) действительно, во всем исследуемом диапазоне температур был рассчитан отрицательный TCS, термистор с положительным температурным коэффициентом (позистор), согласно теория, имела положительный TCS.По полученной вольт-амперной характеристике можно приблизительно определить рабочую точку позистора – поскольку он используется в схеме в качестве датчика температуры, рабочая точка будет расположена на начальном участке проводов, где дифференциальное сопротивление позистора положительное |