35) Термисторы

Термистор — полупроводниковый резистор,электрическое сопротивлениекоторого существенно зависит от температуры.

Для термистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС)(в десятки раз превышающий этот коэффициент уметаллов), простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени.

Терморезисторы с отрицательным ТКС изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов(например,MnO, NiO,CuO), легированныхGeиSi, полупроводников типа AIII BV, стеклообразных полупроводников и других материалов.

36)Полупроводниковые датчики температуры использующие Up-n(t)

Кристаллические полупроводниковые термодатчики на основе полупроводниковых диодов и транзисторов используют изменение напряжения на переходе в прямом направлении,(Up-n) которое достаточно постоянно для каждого типа прибора и мало зависит от величины протекающего тока. Оно составляет 1,84 мВ/К для германиевых и 2,12 мВ/К для кремниевых диодов. У германиевых диодов статическая характеристика линейна в интервале от -150 С до +30 °С, у кремниевых - от -270°С до +100 °С. При прямом токе в 1 мА напряжение на германиевом диоде около 210 мВ, на кремниевом - 2б0=б00 мВ, т. е. крутизна преобразования 0,8%/К. При измерении температуры с помощью транзисторов используется зависимость от температуры напряжения эмиттер -база в прямом направлении. В качестве примера приведем технические характеристики термотранзистора типа ТГ001 Ж:

- диапазон рабочих температур от -70 °С до 100 °С;

- термочувствительный параметр - напряжение эмиттер-база;

- крутизна преобразования при Uэб= 200 мВ - 10мВ/К;

- разброс начального номинального напряжения не более 0,5°/о;

- разброс крутизны преобразования в партии не более 0,5%;

- стабильность за год не хуже 0,05°/о;

- нелинейность статической характеристики не более 1 °/о;

- постоянная времени на воздухе не более 10с.

Полупроводники широко используются для измерений в области сверхнизких температур. Так, термометры сопротивления из германия легированного гелием можно использовать для измерения температур в диапазоне от 1 до 5 К. Такие термометры характеризуются высокой точностью и чувствительностью (до 0,001 К). Если германий легирован мышьяком, то чувствительность снижается, а диапазон измерения расширяется до l+8UK. Пример измерительной схемы на транзисторе приведен ниже.

37)Интегральные полупроводниковые термодатчики

Интегральные датчики температуры выполняются в виде интегральных схем, которые генерируют на выходе электрической ток, пропорциональный абсолютной температуре. Они обладают хорошей линейностью и имеют чувствительность – 1 мкА на градус Кельвина. Они эффективны в дистанционных измерениях, так как выходной ток зависит только от температуры и можно пренебречь сопротивлением линии связи

Физическая основа работы ИПТ заложена в температурной зависимости падения напряжения на прямо смещенном кремниевом p-n переходе, которая выражается хорошо известной формулой

U = (kT/q)*ln(I/Is)

Где U – напряжение на переходе, k – постоянная больцмана, I – ток через переход, Is – обратный ток насыщения

Это устройства, основой которых является материал с проводимостью больше, чем у диэлектриков, и меньшей чем у металлов. Их можно подразделить на три группы:

Кристаллические, где используются зависимость сопротивления материала от температуры

Кристаллические гермнаниевые и кремнивые p-n - переходы, где выходным, информативным параметром является один из параметров p-n – перехода

Керамические, когда информативный является температурная зависимость сопротивления материала.