Полупроводниковый элемент; 2 – электрод; 3 – вывод; 4 – защитное покрытие

Существуют 2 группы терморезисторов: термисторы с уменьшени-ем R и позисторы – с его увеличением при повышении температу-ры.

У термисторов один из основных параметров - температурный коэффициент сопротивления ТК R ( или α _t ) отрицательный, при этом сопротивление R уменьшается, а у позисторов ТК R   положи-тельный ( R увеличивается):

Применение: датчики температуры, терморегуляторы и термометры, в медицине для термометрии, спектроскопии, для измерения теплопроводности газов и жидкостей и т. д. В РЭА - для термостабилизации режима работы ряда элементов в ответственных узлах и в качестве ограничителей тока. В схеме (ниже) позистор RK, включенный последовательно с сопротивлением нагрузки R н, используется в качестве ограничителя тока. Когда сопротивление нагрузки падает ниже определенного значения, в цепи увеличивается ток и возрастает температура позистора. Сопротивление позистора при этом возрастает, что ограничивает ток в цепи нагрузки.

Варисторы

Варистором называется полупроводниковый резистор, сопротивление которого эффективно уменьшается под действием приложенного к нему напряжения, а ток, протекающий в цепи, нарастает.

Виды варисторов, схема включения (а) и типовая ВАХ (б)

Схема включения варистора для защиты контактов и стабилизации напряжения

Применение: - самое разнообразное: защита высоковольтных линий и линий связи от атмосферных перенапряжений, приборы и элементы аппаратуры от перегрузок по напряжению, защита контактов от разрушения а также стабилизация анодного напряжения в передающих и приемных трубках в телевидении.

Тензорезисторы

Тензорезистором называется преобразователь линейной деформации в изменение активного сопротивления вследствие тензоэффекта.

Тензоэффект заключается в том, что при деформации кристаллической решетки полупроводника изменяются междуатомные расстояния, приводящие к изменению концентрации и подвижности носителей зарядов, а, следовательно, к изменению электропроводности (сопротивления).

Тензорезистор – это тонкая пластина или пленка из германия, кремния, арсенида или антимонида галлия, нанесенная на изолированную подложку с двумя выводами (рис. 58), где полупроводник используется как р-типа, так и n-типа, от этого зависит вид его деформационной характеристики, представляющей собой зависимость относительного изменения сопротивления ∆ R/R от относительной деформации ∆ l/l, где l – длина рабочего тела тензорезистора. Основными параметрами тензорезистора являются номинальное сопротивление R _ном =100 500Ом и коэффициент тензочувствительности , значение которого для различных тензорезисторов лежит в пределах от –150 до +150.

Применение: в датчиках давлений, усилий, датчиках малых пере-мещений и крутящего момента, а также в преобразователях давле-ния или механических напряжений в электрический сигнал, нап-ример, в магнитофонах и звукоснимателях. Тензорезистивный эф-фект используется также в более сложных полупроводниковых приборах с р-n переходом для увеличения тензочувствительности – тензодиодах, тензотранзисторах и тензотиристорах, рассмотрен-ных в [8].

                                      Магниторезисторы

Магниторезистором называется полупроводниковый перемен-ный резистор, увеличивающий сопротивление под действием магнитного поля вследствие магниторезистивного (гальваномаг-нитного) эффекта.

Магниторезистивный эффект заключается в том, что при проте-кании электрического тока вдоль пластины полупроводника, поме-щенной во внешнее поперечное магнитное поле, искривляются траектории носителей зарядов отклоняющей силой Лоренца, что приводит к удлинению пути, проходимого носителями между элект-родами, к которым приложено внешнее электрическое поле, что эквивалентно возрастанию удельного сопротивления полупровод-ника.

Магниторезистор представляет собой нанесенную на ферромагнитную изолированную подложку зигзагообразную дорожку малой ширины из полупроводника с высокой подвижностью носителей зарядов (например, бинарные элементы-антимонид и арсенид цинка и их смеси: ZnSb, ZnAs, ZnSb + NiSb, InSb + NiSb ), имеющую сопротивление в пределах от единиц до тысяч Ом (рис. ниже).

Общий вид и графический символ магниторезистора (а)

и зависимость его сопротивления от индукции магнитного поля (б)

Магниторезисторы имеют практически неограниченный срок службы (отсутствие подвижного контакта исключает механический износ резистора), отличается плавностью изменения сопротивления, отсутствием шумов, свойственных переменным резисторам с подвижным контактам.

Холлотроны (датчики Холла)

Холлотроном (датчиком Холла) называется полупроводниковый прибор, преобразующий индукцию внешнего магнитного поля в электрическое напряжение на основе эффекта Холла (Эдвин Холл, амер. физ. – 7.11.1855 – 20.11.1938 г.).

Эффект Холла заключается в том, что при протекании тока I_x вдоль плоской прямоугольной пластины из полупроводника (Ge, Se, GaAs, InSb и др.), помещенной в перпендикулярное току магнитное поле В, происходит искривление траекторий носителей заряда и их накопление на боковой грани пластины, вследствие чего возникает ЭДС Холла.

Таким образом, в датчиках Холла, как и в магниторезисторах, используется один из видов гальваномагнитного явления [8].

Простейший датчик Холла (рис. ниже) представляет собой тонкую пластину (или пленку) из полупроводника, укрепленную (напыленную) на прочной подложке из слюды, керамики или ферритов, с четырьмя электродами (1–4) для подведения электрического тока и съема ЭДС Холла.

Структура и графическое изображение холлотрона

Применение: в измерительных преобразователях магнитометров, бесконтактных преобразователях постоянного тока в переменный и т. д. Магниторезистивный эффект используется также в более сложных полупроводниковых приборах с р-n переходом, в частности, в магнитодиодах, чувствительность которых в 1000 раз больше, чем у датчиков Холла [8].

2

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: