1.4.2 Варисторы
Варистором называется полупроводниковый резистор, сопротивление которого эффективно уменьшается под действием приложенного к нему напряжения, а ток, протекающий в цепи, нарастает.
Токопроводящим элементом варистора является порошкообразный карбид кремния, прочно скрепленный связующим диэлектрическим веществом из керамических материалов, например, глины, ультрафарфора. Жидких стекол и т. д. Наибольшее применение из конструктивного выполнения получили варисторы в форме дисков, стержней, шайб и микромодулей (рис. 54).
Рис. 54. Конструктивное оформление варисторов
Рис. 55. Схема включения (а) и типовая вольтамперная характеристика варистора (б)
Увеличение электропроводимости варистора при возрастании напряжения обусловлена несколькими механизмами: замыканием кристаллов карбида кремния вследствие увеличения напряженности электрического поля; пробоем оксидных поверхностных пленок на кристаллах и нагревом контактирующих точек между кристаллами. При этом эти механизмы не зависят от полярности приложенного напряжения, что и обусловливает симметричность вольтамперной характеристики варистора (рис. 55).
Рис. 56. Схема включения варисторов для защиты контактов
Применение варисторов самое разнообразное. С помощью них замещают высоковольтные линии и линии связи от атмосферных перенапряжений, приборы и элементы аппаратуры от перенагрузок по напряжению, а также защищают контакты от разрушения (рис. 56 (а)), [8].
Кроме того, варисторы применяются в источниках вторичного питания в схемах стабилизаторов напряжения. На рис.56 (б) приведена схема простейшого стабилизатора напряжения на варисторе. Нелинейная вольтамперная характеристика позволяет получать малые изменения напряжения при значительных изменениях тока или сопротивления нагрузки. Стабилизаторы такого типа стабилизируют анодное напряжение передающих и приемных трубок в телевидении. В связи с тем, что к.п.д. стабилизаторов на варисторах не высок, то их используют в слаботочных схемах в качестве источника опорного напряжения.
1.4.3. Тензорезисторы
Полупроводниковым тензорезистором называется преобразователь линейной деформации в изменение активного сопротивления вследствие тензоэффекта.
Явление тензоэффекта 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 представляет собой тонкую пластину или пленку из германия, кремния, арсенида или антимонида галлия, нанесенных 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 (рис. 59), 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 Rном=100
500Ом
и коэффициент тензочувствительности
,
значение которого для различных
тензорезисторов лежит в пределах от
–150 до +150.
Тензорезисторы широко применяются в датчиках давлений, усилий, датчиках малых перемещений и крутящего момента, а также в преобразователях давления или механических напряжений в электрический сигнал, например, в магнитофонах и звукоснимателях. Включаются тензорезисторы обычно по мостовой схеме или потенциометрической схеме и работают как на постоянном, так и переменном токе [8]. Тензорезистивный эффект используется также в более сложных полупроводниковых приборах с р-n переходом для увеличения тензочувствительности – тензодиодах, тензотранзисторах и тензотиристорах, рассмотренных в [8].
Рис.
58. Тензорезистор:
а
– устройство; б – условное графическое
изображение
Рис.
59. Деформационная
характеристика
тензорезистора