Напівпровідникові резистори - основи електроніки - довідник - довідник електрослужби

Напівпровідникових резистором зветься напівпровідниковий прилад, що має два висновки, в якому застосовується здатність змінювати електричний опір цього приладу в залежності від збільшення (зміни) напруги, освітленості, температури і інших чинників.
Щоб отримати напівпровідникові резистори, напівпровідники рівномірно легируют спеціальними домішками. Завдяки застосуванню різних типів домішок і видів конструкцій резисторів, отримують різні типи залежно від зовнішніх факторів. Класифікація, а також графічні умовні позначення дано на рис. 1.

Тут перші два типи напівпровідникових резисторів, т. Е. Лінійні і нелінійні (варистори), у яких електричні характеристики майже не залежать від таких факторів, як навколишня температура, вологість, вібрація, освітленість і т. Д. Для інших типів напівпровідникових резисторів типова значна зв'язаність електричних характеристик від цих чинників, і тому їх широко застосовують як первинні перетворювачі неелектричних параметрів в електричні. Під дією температури сильно змінюються електричні характеристики терморезисторів, а на освітленість «реагують» фоторезистори, від механічного тиску змінюється опір тензорезистора.
У лінійному резистори використовується слаболегірованних домішки, наприклад, кремній, арсенід галію.
Щільність електричного струму і напруженість електричного поля суттєво не впливають на питомий електричний опір цього напівпровідника. Внаслідок цього опір лінійних напівпровідникових резисторів практично постійно у великих межах змін струмів і напруг. Ці резистори широко використовують в інтегральних мікросхемах.
У варістора вольт-амперна характеристика виглядає нелінійної тому, що у нього опір залежить від напруги, поданого на цей варістор. Варистори виготовляють з карбіду кремнію. Причиною нелінійної характеристики варистора служить місцевий розігрів контактах серед безлічі кристалів карбіду кремнію. При цьому опір контактів сильно зменшується, що в підсумку і призводить до зниження єдиного опору варистора. Вольт-амперна характеристика цього приладу показана на рис. 2. Основна величина варістора - коефіцієнт нелінійності

Коефіцієнт нелінійності у різних типів варисторів знаходиться в межах від 2 до 6.
Напівпровідниковий прилад, де застосовується зв'язаність опору провідника від зовнішньої температури, називається терморезистором.
Існують два типи терморезисторов:
1. Термістор, у якого, чим вище температура, то тим нижче його опір;
2. позистора, опір якого зростає з підвищенням температури.
Конструкції термисторов наведені на рис. 3, а-в. Термістори отримують зазвичай з напівпровідників з електронною провідністю - окису металів і суміші цих окислів. Термістори зазвичай виготовляють у вигляді шайб, намистин, дисків. Щоб отримати термистор непрямого підігріву, звичайний термистор розміщують в скляний балон, а підігрів здійснюється спеціальною обмоткою.

Температурна характеристика приведена на рис. 4. Вона показує як від температури залежить опір терморезистора. Хоча для різних напівпровідників стиль цієї залежності різний, все-таки для багатьох напівпровідників в широкому спектрі температур опір резистора виражається експонентним законом

де К - коефіцієнт, який залежить від розмірів терморезистора;
β - коефіцієнт, величина якого залежить від насиченості домішок в напівпровіднику;
Т - абсолютна температура.
Основний параметр терморезистора - це температурний коефіцієнт опору
α = (1 / RT) (d RT / d T) 100,
який показує процентну зміну опору терморезистора при варіюванні температури.
Промисловість випускає терморезистори з температурним коефіцієнтом опору α = - 0,3 ÷ - 0, 66. Термістор не має вентильних властивостей і йому властива досить велика теплова інерція. Внаслідок цього терморезистори в електричних ланцюгах використовуються як звичайні резисторів, електричний опір яких пов'язана з навколишнім температурою і чинного струму, до того ж до високих частот (в межах 100 - 500 МГц) індуктивність і паразитная ємність терморезисторов не робить істотного впливу. Цю особливість застосовують для вимірювання струмів в ланцюгах високої частоти.
Якщо у терморезистора негативний коефіцієнт опору (ТКС), то у позистора (тому він так і називається) ТКС позитивний. Його виготовляють з титанат-барієвої кераміки з додаванням рідкоземельних елементів. Цьому матеріалу властива неприродна температурна залежність: якщо підвищити температуру вище точки Кюрі, то його опір збільшується на ряд порядків. Візуально позистора схожі термісторі. Графік залежності опору від температури для позистора показаний на рис. 4 (крива 2). ТКС позистора лежить в межах 10 ÷ 50 поруч з точкою Кюрі.
Терморезистор знаходять застосування в системах теплового захисту, регулювання температури, протипожежної сигналізації. Термістори також можна застосовувати для вимірювання температури в широких межах, позісітори ж - у вузьких температурних межах.

Якщо опір напівпровідникового приладу залежить від ступеня освітленості, то такий прилад називається фоторезистором. Детально про фоторезисторах буде розглядатися в іншій статті.
Якщо опір напівпровідникового приладу залежить від механічних деформацій, то такий прилад називається тензорезистором.
Тензорезистори отримують з кремнію з різною полупроводімостью.
Важлива особливість тензорезистора - це його деформационная характеристика, (рис. 5). У ній характеризується залежність ΔR / R від Δl / l (l - довжина робочого тіла тензорезистора). Параметри тензорезистора - його номінальний опір Rном = 100 ÷ 500 Ом, а також коефіцієнт тензочутливості
К = (ΔR / R) / (Δl / l) = -150 ÷ ​​150.

Вітаю вас. Гість!