10.2 Применение операционных усилителей в полупроводниковых реле.

Общие сведения. В полупроводниковых реле широко применяются операционные усилители (ОУ). ОУ (рис. 12.5) имеет интегральное исполнение и содержит входной дифференциальный усилитель, промежуточный ; усилитель и эмиттериый повторитель. Входной дифферен­циальный каскад содержит два транзистора, на входы ко­торых подаются сигналы Uвх,и и Uвх,н. Выходное напряжение каскада является разностью потенциалов на коллек­торных нагрузках этих транзисторов. Такой каскад имеет высокое входное сопротивление и позволяет получить са­мые разнообразные характеристики вход—выход. Питание ОУ осуществляется от источника с напряжением ± Uпит относительно заземленной шины. В дальнейшем подвод пи­тания к ОУ на рисунках не показывается.

Выходные характеристики ОУ показаны на рис. 12.6.

Характеристика каждого канала снимается при заземлен­ном втором входе ОУ. На линейном участке характеристики ОУ имеет большой коэффициент усиления по напряжению Kиоу=∆ Uвых /∆ Uвх доходящий до 105 и выше при боль­шом входном сопротивлении.

Применение ОУ. В инвертирующем усилителе (рис. 12.7) с помощью резистора R0,c введена отрицательная об­ратная связь. Поскольку ОУ имеет высокий коэффициент усиления Ки, то входное напряжение Uвх = Uo = Uвых /Кu 0. Точка / имеет относительно земли нулевой потенциал и изолирована от нее (кажущаяся земля). Входное сопротивление Rвх→∞. Тогда

Таким образом, коэффициент усиления равен отношению Ro.c/R1.Если R0,c = R1, то ОУ работает как инверти­рующий повторитель Ки = - 1. Выходное напряжение рав­но входному с обратным знаком. При этом выходное сопротивление усилителя близко к нулю.

Обратная связь обеспечивает независимость Ки от раз­броса параметров элементов схемы и его стабильность при колебаниях температуры.

10.3 Термисторы: схема включения, релейный эффект.

Терморезистор (от термо... и резистор), термистор, термосопротивление, полупроводниковый резистор, обладающий свойством существенно изменять своё электрическое сопротивление при изменении температуры. Т. — один из наиболее простых полупроводниковых приборов. Главные параметры Т. — диапазон рабочих температур и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), определяемый как относительное приращение сопротивления (в %) при изменении температуры на 1 К. Различают Т. с отрицательным ТКС (ОТ), у которых электрическое сопротивление с ростом температуры убывает, и с положительным ТКС (ПТ), у которых оно возрастает (рис.). Для изготовления ОТ используют: смеси окислов переходных металлов (например, Mn, Со, Ni, Cu); Ge и Si, легированные различными примесями; карбид кремния (SiC); полупроводники типа AIII B^V; синтетический алмаз; органические полупроводники и т. д. Диапазон рабочих температур большинства ОТ лежит в пределах от 170—210 К до 370—570 К с ТКС при комнатных температурах, равным        (-2,4)—(-8,4)%/К. Существуют ОТ высокотемпературные (900—1300 К) и низкотемпературные (4,2—77 K); TKC последних составляет (-15)—(-20)%/К и более. Из ПТ наиболее важны Т., материалом для которых служат твёрдые растворы на основе титаната бария BaTiO₃ (легированные лантаном, церием, висмутом и т. д.); такие ПТ часто называются позиторами. В области температур, близких к сегнетоэлектрическому фазовому переходу (см. Сегнетоэлектрики), их сопротивление при повышении температуры резко увеличивается (на несколько порядков), и в небольшом (~5 К) интервале температур их ТКС может достигать 50% /К и более. Изменением состава твёрдого раствора можно смещать область фазового перехода в температурном интервале от ~ 200 до ~500 К. ПТ изготовляют также из Si, легированного В.

  Т. выпускаются в виде стержней, трубок, дисков, шайб и бусинок. Размеры Т. варьируют от нескольких мкм до нескольких см. На основе Т. разработаны системы и устройства дистанционного и централизованного измерения и регулирования температуры, противопожарной сигнализации и теплового контроля, температурной компенсации различных элементов электрической цепи, измерения вакуума и скорости движения жидкостей и газов, а также мощности измерители и др.

Релейный эффект (скачок тока) в терморезисторе при изменении напряжения цепи

Вольт-амперные характеристики терморезисторов:

Скачок тока в терморезисторе: с I₅ до I₃ - при повышении температуры (с Т₂ до Т₃) и с I₃ до I₁ – при понижении (с Т₃ до T₁).