Лабораторная работа №4 Изучение характеристик терморезисторов
жүктеу/скачать 1.21 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Цель работы
- Теоретические сведения: Характеристика и параметры терморезисторов
|
Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Брестский государственный технический университет» Факультет электронно-информационных систем Кафедра «ЭВМ и системы» Лабораторная работа №4 Изучение характеристик терморезисторов Выполнили: Студенты 2-го курса Группы «ПЭ-21» Фаренков А. Г. Левошеня А.В. Проверил: Буслюк В.В. Брест, 2021 Цель работы: Целью работы является изучение физических явлений, протекающих в полупроводниковых материалах при одновременном термическом и электрическом воздействии на него. Теоретические сведения: Характеристика и параметры терморезисторов Основной характеристикой терморезистора является температурная зависимость его сопротивления. Она совпадает с температурной зависимостью удельного сопротивления полупроводника, из которого изготовлен терморезистор. Во всём рабочем диапазоне температур эта зависимость достаточно точно определяется соотношением RT = A × exp где RT - сопротивление терморезистора при температуре Т; A – величина, зависящая от материала и геометрических размеров терморезистора; B – постоянная, характеризующая физические свойства материала. Записав выражения, аналогичные (4), для двух температур Т и Т0 и разделив одно на другое, можно исключить параметр А: RT = RО × exp × ) Соотношение (5) не содержит постоянную величину А. Используя его можно рассчитать величину сопротивления терморезистора при любой температуре, если известны значение постоянной В и сопротивление при какой-нибудь определённой температуре Т0. Величину постоянной В легко определить экспериментально, измерив сопротивление терморезистора при двух температурах. Действительно, прологарифмировав выражение (5), получим: В = × Постоянную В называют коэффициентом температурной чувствительности терморезистора во всём рабочем интервале температур. Сопротивление терморезистора RО при определённой температуре (обычно 20 ˚С) – это номинальное сопротивление терморезистора. Кроме величин В и RО, терморезистор характеризуется следующими основными параметрами: - температурный коэффициент сопротивления . Он определяется как относительное изменение сопротивления терморезистора при изменении температуры на один градус: = Или, воспользовавшись выражением (4), можно получить следующее соотношение, связывающее c параметром В: = - Из последней формулы следует, что зная постоянную В, можно вычислить для любой температуры. Температурный коэффициент сопротивления полупроводниковых терморезисторов в десятки раз больше, чем у металлических. Например, сопротивление платинового терморезистора при нагреве его от 0˚С до 300˚С меняется примерно в два раза. В то же время нетрудно изготовить такой полупроводниковый терморезистор, сопротивление которого при этом изменится в тысячу раз. - постоянная времени , отражающая тепловую инерционность терморезисторов. Она равна времени, в течение которого превышение температуры рабочего тела терморезистора над окружающей средой при охлаждении его уменьшится в е( раз. Величина постоянной времени терморезистора может изменяться от десятых долей секунды до сотен секунд. - предельно допустимая мощность рассеивания. При высоких температурах в полупроводниковом материале терморезистора могут происходить необратимые структурные изменения, в результате которых изменяются параметры прибора. Наибольшую температуру, при которой терморезистор сохраняет стабильность параметров при длительной эксплуатации, называют максимальной (предельно допустимой) мощностью рассеяния. Обычно её указывают для температуры окружающей среды 20˚С. - коэффициент рассеяния Н, численно равный мощности, отводимой от терморезистора в окружающую среду при разности температур поверхности и окружающей среды в один градус. Режим работы терморезисторов В зависимости от сферы применения терморезисторов используются два основных режима их включения в электрическую цепь. Особенностью первого режима является малое напряжение (меньше ), прикладываемое к терморезистору. В этом случае ток, протекающий через терморезистор, не вызывает его заметного разогрева. Величина тока определяется по закону Ома: I = U/RT где RT – сопротивление терморезистора, которое зависит только от температуры окружающей среды. Этот режим используется при измерении температуры с помощью терморезистора. Использование терморезисторов в качестве переключателей (второй режим) базируется на так называемом релейном эффекте. Релейным эффектом в цепи, содержащей терморезистор и сопротивление нагрузки RH, называют резкое нарастание или убывание тока, вызванное изменением сопротивления терморезистора. Величина сопротивления нагрузки и напряжение источника питания выбираются таким образом, чтобы нагрузочная линия пересекала вольтамперную характеристику терморезистора в трёх точках. Схематично принцип действия переключателя на основе терморезистора можно пояснить, обратившись к рис. 2, где приведены вольтамперные характеристики терморезистора, соответствующие температурам окружающей среды Т1 (кривая 1), температуре Т2 Т1 (кривая 2) и линейного элемента RH. Рисунок 2 - Схема переключателя на основе терморезистора После включения источника питания устанавливается рабочая точка а и в цепи протекает небольшой ток. Как видно из (11) напряжение на терморезисторе уменьшается при повышении температуры окружающей среды или при уменьшении коэффициента рассеяния Н. При воздействии какого либо из указанных факторов, например повышении температуры, вольтамперная характеристика терморезистора изменяется от кривой 1 к кривой 2, (см. рисунок 2). Рабочая точка перемещается из а в б и ток в цепи резко увеличивается. При возвращении внешней температуры к первоначальному значению рабочая точка перемещается из б в в и высокое значение тока в цепи сохраняется. Часто в такой схеме вместо сопротивления нагрузки включается обмотка электромагнитного реле, которое срабатывает при увеличении тока в цепи. Релейный эффект используется в схемах тепловой защиты, температурной сигнализации, автоматического регулирования температуры, а также в устройствах, реагирующих на изменение влажности, скорости потока жидкости и т.д. жүктеу/скачать 1.21 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|