LABORATORY робот № 5
SEMICONDUCTOR ИЗСЛЕДВАНИЯ RTD
Цел. За да се изследва характеристиките и свойствата на полупроводници, трето-mosoprotivleny. Вземи експерименталните ток напрежение и температура-ните характеристики за полупроводници termosoprotiv-среда. Въз основа на експериментални характеристики за изчисляване на разсейване характеристика.
Кратка теоретична информация
Полупроводникови нелинейни резистори - елемента на електронното оборудване, което основно свойство се крие в способността на промяна на електрическо съпротивление под действието на западналите ING фактори: температура, напрежение, магнитно поле Нели-линеен закон. Нелинейни резистори са изразени волт-амперна характеристика (I-V) и в зависимост от параметрите, PA, в които те реагират, се наричат термистори, VA-Ристори и magnetoresistors съответно. Полупроводникови термистори (топлинна резистори, терморезистори, PTC) елемент са сравнително нови автоматични устройства, както и обхвата на тяхното приложение непрекъснато се разширява. В момента, когато TCP-промяната като температурни сензори, термични компенсатори, напрежение стабилизатори, пусковия ток ограничители в електрон-roapparature т.н.
Материал за вземане термистори обикновено са екструдирани и калциниран, след фино смилане на оксиди или карбиди на някои материали (манган, титан, мед, никел, ванадий, уран, и т.н.). Има и термична устойчивост, защото gotovlennye на чисти полупроводникови материали: силиций, германий, и т.н.
Thermistors образуват най-разнообразни: цилиндри, дискове, SVOCs Kie правоъгълници, шайби, малки перли, и т.н. (Фигура 5.1 ав) .. Инструменти на полупроводникови тяло, свързано към термистора-ви води обхващат слой лак или емайл, и поставени в защитна-Ш-метален или стъклена бутилка напълнена с инертен газ или е под вакуум.
Thermistors се класифицират в зависимост от естеството на температурата коефициент, метод за защита, дизайнът, наличието на предварително загряване на елемента и местоназначението.
Съкратеният символ се състои от комбинация от букви, означаващи подклас резистори: TR - термистор с отрицателен-отрицателни-TCR, TRP - PTC термистор (PTC).
Числото след тирето показва серийния номер поставете Botko определен тип. Например: TR-2-33 ома ± 20% - термичен резистор NTC, номер развитие последователност - 2, номиналната съпротивление от 33 ома, толерантност от ± 20%.
Фиг. 5.1. Видът и размерът на основната термистора
По естеството на СТК
т.е. е отрицателна, и обратно пропорционална на квадрата на абсолютната температура (вж. Фигура 5.3).
В значителни температурни граници се променят, съпротива зададена полупроводникови термистори варира стотици или хиляди пъти, а за промяна мед резистентност възниква по време на де-syatki. Следователно термистори са изключително чувствителни-ционни елементи и при подходяща измервателна схема те реагират дори стотни и хилядни от степен.
Коефициент B обикновено се определя от две експериментални стойности TCP резистентност измерени при 20 и 100 ° С:
термисторите силата - високо съпротивление (1000 ома х cm) и общото електрическо съпротивление. Общият електрическо съпротивление по същество по-голяма от устойчивостта на свързване на про-vodov които те са свързани с вторичното измерване на Boram. Ето защо, свързващи вариации на съпротива окабеляване не въвеждат значителни грешки в резултат от измерването. Важна характеристика на TCP е волт-амперна-особеност на функции) (Фигура 5.6), която форма зависи от елемент резистентност ност termochuvs, неговата структура, размери, степента-фин термична връзка между термистора и околната среда, както и неговата температура.
Фигура 5.6. Характеристиките на ток-напрежение (I-V) температурен коефициент
Помислете за по-подробно термистор NTC VAC. CVC термистора се характеризира с три основни области: OA, АВ и ВС (фигура 5.7). За достатъчно малки токове, когато захранването, разработени в PTN, е твърде малък, за да го значително топлина, правото ви-Ом е изпълнено. Следователно, характеристиката на ток напрежение в областта на ОА е линейна. В сегмента AB линейност е счупен. С нарастващата-ток температура термистора се увеличава, и съпротивлението (поради увеличаване на броя на електрони и дупки тел-мост в полупроводникови материали) намалява. С по-нататъшно увеличение в текущата секция намаляване съпротива оказва BC etsya толкова голяма, че настоящото увеличение не води до промяна на напрежението. Това дава възможност да се използват някои видове TCP за стабилизиране на напрежението.
Основният недостатък е голямото разпространение на температурните характеристики TCP-ционни на отделни случаи от същия вид. Поради това е необходимо да се прибегне до експерименталните определяне TCP съпротивления при температурата на работния обхват и за изграждане на него температура характеристика за всяка проба. След това, може да се използва TCP в измерителен верига.
На фигура 5.7, това показва външния вид и ефекта на реле-nenii измеримо при условия на околната среда.
CVC термистор I Q1 съответства околната среда характеристика II - температура Q2, III - илюстрира връзка UT = E-IR. При температура на Q1 в схема ток I1 на определяне etsya абсцисата на точката на пресичане IV характеристика термистор 1 и функции-Характерните III. При по-висока температура на околната среда от Q1 до Q2 CVC термистора е пропуснат. В този случай токът първоначално увеличава плавно до стойност I2 в точка 2, което съответства unst състояние chivomu съединение и допълнително (при малко увеличение температура) рязко се увеличава до I3 в точка 3, където nyaet-стабилен запазва своята стойност при постоянна температура. Това явление се нарича по-прякото действие на релето.
Фигура 5.7. Възникване релеен ефект при смяна на темперни-етапи (а)
и промяна на приложеното напрежение (б)
Намаляването на температурата води до постепенно намаляване на ток I1 до стойност в точка 4 и по-нататък - до рязко намаляване на ток I1 (точка 1). Това явление се нарича обратна реле EF-взаимоотношенията участва.
На фигура 5.7, б показва настъпване на ефекта на реле-измерими когато nenii прилага напрежение.
Когато източник на напрежение Е1 режим верига определя от точка 1. Ако напрежението се увеличава до работната точка преминава E2-ди в позиция 2, и само малко увеличение напрежение прекъсване работната точка е преместен в позиция 3, което съответства на рязко увеличение на ток от I2 на I3.
Избор на работната точка на термистора като измерването на температурата може да бъде направена от VAC (фигура 5.8), където нанасят линии на постоянна температура TCP работен флуид, който може да се разглежда като линии на постоянни статични съпротивления. Всички тези линии са, са лъчи, идващи от произхода. Tangent NAK-срамната лъч равен статична устойчивост на този Петя Буюклиева-perature TCP работна течност се определя от закона на Ом.
В действителност, когато ток протича през TCP стои тъпка-ло, работната температура TCP течност става по-висока от температурата на околната среда, и е в съответствие с формула (1) води до намаляване на съпротивлението TCP. При достигане на критичните точки Coy точка В (фигура 5.7), този процес се осъществява, което намалява напрежението през TCP като настоящите увеличава, по протичане то през него. В тази част на характеристика Започната-TCP които телесната температура се определя основно разсейва кардиналност-ност.
Фигура 5.8 изграждането на характеристиките на ток-напрежение
При използване на TCP като температурата измервателните RA-Бохим част на характеристиката на ток-напрежение е линейно-ценен му част. Въпреки това, в много други случаи, Нели - линейната част на характеристиката на (например, пусковия ток ограничители, регулатори на напрежение, и т.н.).
За да бъде всяка точка на характеристиката на ток-напрежение оп-R разреден статична и динамична устойчивост R:
Статично съпротивление е винаги положително и намалява с по Vyshen ток; динамична устойчивост е положително, когато> Ic и негативно, когато се Важен параметър е TCP максималната допустима скорост-тура Qmax и максималния ток Imax на. За повечето промишлени видове TCP при използването им като температурата м максимална температура Qmax = 1,200 0 ° С, обаче, редица видове има по-високи стойности: Qmax = 1,800. 3800 0 ° С Като цяло, може да се каже, че когато се използва за други цели TCP максималната допустима температура е по-висока, отколкото в случая на TCP като основни скоростта perature преобразувателите. Големината на максимален ток Imax може да се намери от графиката на Фигура 5.7 Tmax лъч пресичане с кривата на волт-амперна характеристика за дадена температура на околната среда Qo. В стационарно състояние термични, всякаква сила, генерирана в PTS работна течност през тях електрически ток се разсейва в околната среда, които могат да се опише чрез следната от зависимостта: където I - ток, преминаващ през TCP, R - съпротивление TCP, Q - температура на околната среда, Q - работно средство температура от ПЗР към момента, б - коефициент на дисперсия, числено равно на разсейваната мощност в ми-TCP в излишък на температурата от стайна температура до 1 ° С Коефициентът на дисперсия зависи от изпълнението дизайн на TCP (размер, състояние повърхност, размер, проводящи части, на работния флуид на материала) и околната среда. Графично представяне на коефициента на разпределение на работната течност прегряване TCP нарича дисперсия характеристика. Тази характеристика е една и съща за всички случаи на един и същи вид. разсейване характеристика може да бъде изчислена от уравнението (6) съгласно известен температура и волт-амперна характеристика: където (Q - Q0) - TCP прегряване. От друга страна, въз основа на уравнение (6) може да се изчисли на волт-амперна характеристика за дадена температура характеристика и разсейване характеристика. Динамични процеси във веригата се определят от TCP Nym диференциално уравнение: където - PTS топлина, т - времеконстанта. Диференциално уравнение (8) е нелинейна и обикновено се решава чрез графичен метод. Основният параметър характеризиращи динамиката на процеса са etsya константно време тон. Експериментално времевата константа се оценява от времето, за което съпротивлението с предварително загрята TCP се намалява до 0,37 от първоначалната стойност.Свързани статии