półprzewodnikowe elementy bierne

WARYSTORY
TERMISTORY
HALLOTRON
GAUSSOTRONY
WARYSTORY
Warystor (ang. VDR - Voltage Dependent Resistor) jest rezystorem półprzewodnikowym
nieliniowym, którego rezystancja zależy od wartości doprowadzonego napięcia.
Charakterystyka prądowo - napięciowa warystora
jest opisana zależnościami
U = C I lub I = A Un
gdzie:

1
- współczynnik nieliniowości, n = 2-7 - zależnie
n od materiału i technologii wykonania;
A, C - stałe, zależne od wymiarów, kształtu, materiału
i technologii wykonania
Warystory charakteryzuje się przez podanie napięcia
charakterystycznego Uch, określonego przy prądach 1,
10 lub 100 mA, maksymalnej mocy Pmax, jaka może się
w nim wydzielać i tolerancji napięcia Uch
PARAMETRY WARYSTORÓW
PARAMETR
WARYSTOR

WALCOWY
0,18 – 0,25 lub
0,14 – 0,21
DYSKOWY
0,18 – 0,25 lub
0,14 – 0,22
MOC
ZNAMIONOWA
[W]
NAPIĘCIE
CHARAKTERYSTYCZNE
[V]
0,8
470 - 1300
0,5
Do 100
Warystory są wykonywane najczęściej jako spiek węglika krzemu (karborundu)
o kształcie walcowym i dyskowym.
Warystory wykonuje się z masy złożonej z proszku węglika krzemu SiC (karborundu)
i ceramicznego spoiwa
o kształcie walcowym (typu WN) i
dyskowym (typu WD).
ZASTOSOWANIE
Warystory są stosowane przede wszystkim jako
ograniczniki napięcia (w układach zabezpieczających przed przepięciami
lub do zabezpieczania styków),
jako elementy stabilizujące napięcie,
w filtrach,
w układach przetworników częstotliwości.
TERMISTORY
Symbol graficzny
Symbol termistora
podgrzewanego
pośrednio w bańce
wypełnionej gazem.
Termistor jest rezystorem półprzewodnikowym, którego rezystancja zależy od temperatury.
Zmiana wartości rezystancji może nastąpić na skutek
wzrostu temperatury otoczenia lub (i)
wydzielanego w nim ciepła.
W zależności od charakteru tej zmiany rozróżniamy termistory:
o ujemnym współczynniku temperaturowym rezystancji
(NTC - ang. Negative Temperature Coefficient)
o dodatnim współczynniku temperaturowym rezystancji
(PTC - ang. Positive Temperature Coefficient)
o skokowej zmianie rezystancji
(CTR - ang. Critical Temperature Resistor)
PARAMETRY TERMISTORA
Najważniejsze parametry termistora to:
rezystancja nominalna - wartość rezystancji termistora
w temperaturze 250C;
wynosi ona od pojedynczych omów do kilku megaomów.
Temperaturowy współczynnik rezystancji
- określa
względną zmianę rezystancji termistora przy zmianie temperatury o T
gdy T dąży do zera.
T 
1 R
RT T
TERMISTOR TYPU NTC
Rezystancja tego termistora maleje ze wzrostem
temperatury zgodnie z zależnością:
RT  Ae
B
T
 RT 1e
  1 1
 B
 T T
 
1






gdzie: A - wartość stała, B - stała materiałowa, wynosząca 1000 - 6000 K,
RT1 - rezystancja termistora w określonej temperaturze T1.
Współczynnik T ma znak ujemny i jest przeszło dziesięciokrotnie większy niż dla metali.
Dla temperatury 250   ( 3,0  6,0)%  K 1
25
a rezystancja
R25  (0,01 1000)k
TERMISTOR TYPU PTC
Termistory typu PTC charakteryzują się tym,
że w ograniczonym, ale dość dużym
zakresie temperatury ich rezystancja wzrasta wraz ze
wzrostem temperatury.
W tym zakresie przebieg zależności od temperatury opisuje wyrażenie
BT
T
1
2
R A Ae
gdzie: A1 i A2 - stałe,
B - stała materiałowa,
T - temperatura bezwzględna, K
Wartości współczynników temperaturowych rezystancji termistorów PTC wynoszą
od kilku do kilkudziesięciu procent na kelwin.
TERMISTOR TYPU CTR
Termistory typu CTR charakteryzują się tym,
że w otoczeniu określonej temperatury ich
rezystancja gwałtownie maleje.
Ten skok rezystancji (dochodzący do pięciu rzędów wielkości)
zachodzi w wąskim zakresie temperatury (ok. 1 K)
PARAMETRY TERMISTORA CTR:
Temperatura skoku Ts, wyznaczona jako średnia arytmetyczna temperatury początku Tp
i końca skoku Tk i wartość skoku  , określona jako logarytm stosunku rezystancji
w temperaturze Tp i Tk .
Ts 
Tp  Tk
2
  lg
RTp
RTk
Wartość temperatury Ts zależy przede wszystkim od materiału termistora.
Uzyskuje się termistory o temperaturze Ts od 308 K (35OC) do 353 K (80OC).
Wartość skoku  zawiera się w granicach 2 - 5.
Charakterystyka prądowo - napięciowa termistora
1 -termistor NTC
2 - termistor PTC
3 - termistor CTR
Termistory wykonuje się z tlenków, np. tlenku manganu, niklu, kobaltu, glinu, żelaza,
miedzi, wanadu, litu oraz z węglanów i azotanów.
Od rodzaju użytych tlenków i ich proporcji w mieszaninie zależą właściwości termistora.
ZASTOSOWANIE TERMISTORÓW
Do pomiarów:
• temperatury metodą oporową, mocy w zakresie mikrofal, ciśnienia gazów, poziomu cieczy,
• w układach sygnalizacji, regulacji i stabilizacji temperatury,
• do kompensacji temperaturowej układów elektronicznych.
HALLOTRONY
Hallotron jest elementem
półprzewodnikowym
wykorzystującym zjawisko Halla,
zwany jest także generatorem Halla
lub czujnikiem Halla.
Jeżeli przez płytkę płynie prąd I
ZASADA DZIAŁANIA GENERATORA HALLA
i jednocześnie działa pole magnetyczne
o indukcji B, to między elektrodami
napięciowymi powstaje różnica potencjałów, nazywana napięciem Halla.
U  UH 
RH
IB  IB
h
h - grubość płytki
RH - współczynnik Halla
 - czułość hallotronu,  = 0,3 - 30 V/(A*T)
Właściwości hallotronu opisują trzy
2
podstawowe rodziny charakterystyk:
1 - oddziaływania prądu sterującego Uy = f(Ix)
2 - oddziaływania pola magnetycznego Uy = f(Bz)
3 - wyjściowe Uy = f(Ix)
1
3
Hallotrony są wykonywane z mono - i polikryształu półprzewodnikowego lub
w postaci cienkiej warstwy naniesionej na mikę lub szkło.
Materiałami najczęściej stosowanymi są:
krzem, german, arsenek lub antymonek indu, tellurek lub selenek rtęci.
ZASTOSOWANIE
Hallotrony stosuje się do:
badania pól magnetycznych,
do pomiarów dużych prądów,
pomiarów mocy,
pomiarów wielkości nieelektrycznych (kąta obrotu, przesunięcia,
drgań mechanicznych, ciśnienia),
wykonywania operacji matematycznych,
przetwarzania sygnałów,
separacji obwodów itp.
GAUSSOTRON
Gaussotron, zwany również magnetorezystorem, jest elementem półprzewodnikowym
dwuelektrodowym o rezystancji zależnej od pola magnetycznego.
ceramika
półprzewodnik
paski metalowe
lut
doprowadzenia
Charakterystyka RB = f(B)
gaussotronu z InSb
Gaussotrony są stosowane przede wszystkim w automatyce przemysłowej
i do pomiaru silnych pól magnetycznych.
SPIS PREZENTACJI