Электрорадиоматериалы. Методические указания к лабораторным работам (стр. 3 из 8)
Терморезистор обладает одной статической и семейством динамических ВАХ, соответствующих ряду фиксированных длительностей Dt импульсов напряжения. ВАХ терморезистора являются нелинейными. динамические ВАХ терморезистора приведены на рис. 2.4.
При длительности импульса
терморезистор не успевает нагреться и сопротивление его практически не изменяется с ростом напряжения. При длительности 
терморезистор нагревается, и ВАХ становится существенно нелинейной. Чем больше длительность импульса, тем больше ток при одной и той же величине напряжения. Статическая ВАХ соответствует 
.2. Описание экспериментальной установки
Эксперимент проводится на установке аналогичной изображенной на рис.1.3. терморезистор помещается в термостат, температура внутри которого измеряется термометром или термопарой. Сопротивление резистора измеряется омметром.
снятие вольтамперных характеристик выполняется по схеме, приведенной на рис. 2.5. Измерительной цепь питается от источника постоянного регулируемого напряжения ИП со встроенным вольтметром V. Ток через терморезистор измеряется миллиамперметром.
3.1. снятие зависимости R(q) сопротивления терморезистора от температуры.
Включить термостат, электронный термометр и омметр. Измерить сопротивление терморезистора при различных температурах – от комнатной до максимальной, равной 90°С, с интервалом Dq =10 °С. Результаты опыта занести в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Опыт | Расчет | Примечание | ||
| q | R | Т | aR | |
| oC | Ом | К | град.-l | |
| 20 … 90 | Терморезистор типа ... | |||
3.2. определение тепловой постоянной времени терморезистора.
Измерив сопротивление терморезистора при 90 °С, быстро извлечь его из термостата. Момент извлечения принять за t = 0. Отключить термостат.
фиксируя время, измерять сопротивление терморезистора при его остывании до тех пор, пока оно не увеличится примерно в три раза. Данные измерений занести в табл. 2.2.
Таблица 2.2
t | с | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | и т. д. |
R | Ом |
3.3. Снятие динамических вольтамперных характеристик
Собрать электрическую схему установки в соответствии с рис. 2.5.
Установить напряжение на выходе источника питания ИП равное 5В. Замкнув ключ К, записать показания миллиамперметра в начальный момент времени и далее через каждые 10 секунд. Через 60 с ключ разомкнуть. Перед следующим измерением выдержать минутную паузу для охлаждения терморезистора. Повторить измерения для напряжений 10, 15, 20, 25, 30 В; длительность паузы с ростом напряжения следует увеличивать. Результаты опыта занести в табл. 2.3.
Таблица 2.3
| U, В | i (мА) через  с | |||||||
| t = 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | Примечание | |
| 5 | Тип резистора … | |||||||
| 10 | ||||||||
| … | ||||||||
| 30 | ||||||||
1. Привести схемы экспериментальных установок, данные измерительных приборов и исследуемых элементов, а также таблицы измерений.
2. Для исследованного температурного диапазона определить по формулам (2.2) и (2.3) энергию активации DЭ и коэффициент температурной чувствительности В терморезистора.
3. Рассчитать по формуле (2.4) и занести в табл. 2.1 значения aR. по данным табл. 2.1 построить графики зависимостей R=f(q) и aR= f(q).
4. на основании данных табл. 2.1 и 2.2. построитьграфик зависимости q(t). Определить постоянную времени t тепловой инерции терморезистора. За температуру среды qс принять комнатную температуру.
5. по данным табл. 2.3 построить динамические вольтамперные характеристики терморезистора.
6. дать краткие выводы по результатам работы.
1. Что называют терморезистором?
2. Чем обусловлена электропроводность полупроводников?
3. В чем причина сильной температурной зависимости сопротивления полупроводниковых резисторов?
4. Что такое коэффициент температурной чувствительности, как его можно определить экспериментально?
5. Почему терморезисторы обладают отрицательным температурным коэффициентом сопротивления?
6. Что такое постоянная времени терморезистора, отчего зависит ее величина?
7. Как практически можно определить постоянную времени терморезистора?
8. В чем различие между статической и динамической ВАХ терморезистора?
Работа З.Исследование свойств варисторов
Цель работы – исследование основных свойств варисторов и иллюстрация их практического применения.
варистором называется нелинейный полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от приложенного напряжения.
Варисторы изготавливаются из размолотого карбида кремния (SiC) с добавкой связующего вещества.
Причинами, обусловливающими нелинейность вольтамперной характеристики варистора, являются:
– микронагрев контактов между отдельными зернами карбида кремния, приводящий к возрастанию проводимости элемента во всем объеме;– увеличение проводимости вследствие частичного пробоя оксидных пленок, покрывающих зерна карбида кремния, при напряженностях электрического поля E = 105…106 В/м;
– существование на поверхности зерен карбида кремния запирающих р-п-переходов, обусловленных различным характером электропроводности по поверхности и в объеме отдельного зерна SiC.
ВАХ варистора (рис. 3.1), как и всякого нелинейного резистора, в рабочей точке (точка А) характеризуется статическим и дифференциальным сопротивлениями
(3.1)где МU, MI — масштабы по осям координат.
Степень нелинейности ВАХ оценивается коэффициентом нелинейности
, (3.2)который у варисторов довольно велик (b = 2…7) и несколько меняется в различных точках ВАХ. Разделяя переменные в выражении (3.2) и интегрируя, можно получить аналитическую аппроксимацию ВАХ варистора 
, (3.3)
где В – постоянная, зависящая от свойств полупроводникового материала и геометрических размеров варистора.
 |
Варисторы широко применяются в технике для защиты от перенапряжений (искрогасители), в стабилизаторах и ограничителях напряжения, в преобразователях сигнала (умножители частоты). В данной работе исследуется мостовой стабилизатор напряжения на варисторах (рис. 3.2). напряжение на выходе стабилизатора равно разности напряжений на варисторе (U) и на линейном резисторе (UR):Uвых = U - UR. С ростом входного напряжения Uвх растет ток в элементах моста. Выходное напряжение, как видно из рис. 3.3, вначале увеличивается, затем падает до нуля и после изменения знака снова растет по абсолютной величине. Внешняя характеристика стабилизатора Uвых(Uвх) в режиме холостого хода приведена на рис. 3.4. Выходное напряжение остается приблизительно постоянным при изменении входного напряжения от Uвх1до Uвх2, когда величина дифференциального сопротивления варистора равна или близка к величине сопротивления линейного резистора. Количественной оценкой стабилизации напряжения является коэффициент стабилизации
(3.4)При синусоидальном входном напряжении мост стабилизирует действующее значение выходного напряжения. Последнее содержит третью гармонику, удельный вес которой возрастает с ростом амплитуды входного напряжения.