Специальные резисторы Полупроводниковые терморезисторы

Термисторы (терморезисторы) представляют собой термически чувствительные резисторы, у которых резко уменьшается сопротивление с увеличением температуры в определенном диапазоне температур, то есть они могут обладать отрицательным ТКС. Такие резисторы еще называют терморезисторами с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления и применяют для компенсации температурных изменений параметров электрических цепей и электронных приборов; измерения и контроля температуры; в качестве пусковых реле; измерителей мощности; стабилизаторов температуры, напряжения, мощности электромагнитного излучения на СВЧ и др.

Позисторы представляют собой термически чувствительные резисторы, у которых резко возрастает сопротивление с увеличением температуры в определенном диапазоне температур, то есть они обладают положительным ТКС.

Изменение сопротивления терморезисторов может происходить из-за изменения температуры окружающей среды или при протекании через РЭ тока (за счет внутреннего саморазогрева).

По принципу действия и конструктивным особенностям терморезисторы можно подразделить на три группы:

- терморезисторы прямого подогрева;

- терморезисторы косвенного подогрева;

- терморезисторы для индикации и измерения интенсивности теплового излучения в оптическом диапазоне частот (болометры).

Термисторы используются кроме теплового контроля, в системах и устройствах дистанционного и централизованного измерения и регулирования температуры; температурной компенсации в электрических цепях; в качестве измерителей мощности, вакуума и др.

Терморезисторы прямого подогрева, принцип действия которых основан на изменении сопротивления термочувствительного элемента при изменении температуры окружающей среды или вследствие изменения величины тока, протекающего по РЭ, выпускают с отрицательным и положительным ТКС.

Терморезисторы косвенного подогрева имеют специальную спираль подогрева, расположенную вблизи термочувствительного элемента. Принцип действия терморезисторов основан на изменении сопротивления термочувствительного элемента при изменении мощности в спирали подогрева.

Полупроводниковые болометры являются высокочувствительными индикаторами теплового излучения (оптического или инфракрасного диапазона частот электроизлучения). Термочувствительный элемент болометра представляет собой тонкую пленку из полупроводникового материала, проводимость которого меняется от малейших изменений температуры, вызванных колебаниями интенсивности инфракрасного излучения.

Основные параметры и характеристики

Для терморезисторов основными параметрами, определяющими их функциональные возможности, являются ТКС, интервал рабочих температур, коэффициент температурной чувствительности, максимальная мощность рассеяния, постоянная времени и др. Не менее важно также знать вольтамперную характеристику термистора и характер температурной зависимости его сопротивления.

Коэффициент температурной чувствительности (В) зависит от физических свойств полупроводникового материала, из которого выполнен термочувствительный элемент и определяет характер нелинейности температурной зависимости сопротивления термистора. Этот коэффициент можно определить путем измерения сопротивления РЭ (R_изм.1 и R_изм.2) при двух различных температурах (Т₁ и Т₂):

Постоянная времени (τ) численно равна времени, при котором температура РЭ в условиях воздушного охлаждения уменьшится на 63% (обычно τ составляет 0,5 – 140 с), и характеризует тепловую инерционность терморезистора.

Температурный коэффициент сопротивления (α_т) зависит от физических свойств полупроводникового материала и характеризует относительное изменение сопротивления при изменении температуры на один градус.

Начало рабочего температурного диапазона для позисторов характеризуется температурой Т_Rmin , а величина сопротивления при этой температуре – R_min

Коэффициент энергетической чувствительности (G) определяется количеством тепла, необходимого для изменения температуры термистора на 1°С.

Коэффициент рассеяния (Н) определяется значением мощности, рассеиваемой терморезистором, при которой температура РЭ в рабочем состоянии уменьшится на 1°С. Для рабочего интервала температур термисторов с – ТКС зависимостью R(T) чаще всего аппроксимируется выражением R_T=Ae^/T, где R_T – величина сопротивления при рабочей температуре; А – коэффициент, зависящий от геометрических размеров полупроводникового РЭ и физических свойств материала РЭ. Для большинства позисторов в широком диапазоне температур зависимость R(T) можно представить в виде R_T=Ae^T, где,  - +ТКС.