8.7. Напівпровідникові резистори

Н

Рис.8.22. Вольт-амперна характеристика і умовне графічне позначення варистора

апівпровідникові резистори, що мають нелінійні властивості, називаються варисторами. Вони ще називаються нелінійними напівпровідниковими опорами (ННО). Основним матеріалом для варисторів служить порошок карбіду кремнію SiC з якою-небудь зв'язуючою речовиною. Нелінійність опору пояснюється головним чином нагрівом мікроконтактів між зернами карбіду кремнію. Зовні варистори оформляються у вигляді стержнів або дисків. На рис.8.22 наведені вольт-амперна характеристика варистора і його умовне зображення на схемах. Варистори можна використати на постійному і на змінному струмі з частотою до декількох кілогерців. При більш високих частотах починає позначатися власна ємність варистора. Практичне застосування варисторів досить різноманітне. Вони використовуються для захисту від перенапруг, в стабілізаторах і обмежувачах напруга, в різних схемах автоматики.

Найважливіші параметри варисторів:

• коефіцієнт нелінійності – це відношення опору постійному струму до опору змінному струму, звичайно він складає (3  6);

• максимальна допустима напруга (від десятків вольт до декількох кіловольт);

• номінальна потужність розсіювання (13 ) Вт;

• температурний коефіцієнт опору, переважно - (5·10^-3  10^-1) 1/^оС;

• гранична максимальна робоча температура (6070)°С.

Терморезистори – це напівпровідникові резистори, у яких опір сильно залежить від температури. Їх ще називають термоопорами або термісторами. Частіше за все терморезистори виготовляють з оксидів металів і мають від’ємний температурний коефіцієнт опору (ТКО). Вони оформлені в вигляді стержнів, пластин, дисків, шайб або намистинок. Випускаються також терморезистори, що мають в деякому, порівняно вузькому інтервалі температур додатний ТКО і які називають позисторами.

На рис.8.23 показані: крива залежності опору терморезистора з від’ємним ТКО від температури, вольт-амперна характеристика при різних умовах тепловідведення і умовне зображення терморезистора на схемах. Крива 1 відповідає найкращому тепловідведенню, а крива 2 - найгіршому.

Т

Рис.8.23. Характеристики і умовне графічне позначення терморезистора

ерморезистори застосовуються як давачі температури і нелінійні резистори в різних пристроях автоматики. Спеціальні малогабаритні здвоєні терморезистори, які називають болометрами, застосовуються для вимірювання енергії випромінювання. Деякі терморезистори випускаються з непрямим підігрівом, тобто мають підігрівач, через який пропускають струм.

Найважливіші параметри терморезисторів:

• номінальний опір (від декількох Ом до декількох кілоом з допусками ±5, ±10 і ±20%);

• температурний коефіцієнт опору, звичайно -(0,8±6,0)·10^-2 1/^оС.

Крім того, для деякої певної температури, наприклад 20 ^оС, вказується опір постійному і змінному струму.

При експлуатації треба враховувати максимальну допустиму температуру і максимальну допустиму розсіювану потужність.

8.8. Прилади на аморфних напівпровідниках

Крім широко розповсюдження приладів, які виготовлені на кристалічних напівпровідниках, існують прилади на аморфних, тобто некристалічних, напівпровідниках. Їх інакше ще називають склоподібними напівпровідниками. Вони можуть бути виготовлені з оксидів різних елементів, або з таких елементів, як сірка, селен, фосфор та інші, або з хімічних сполук, які називають халькогенідами, які аналогічні оксидам, але замість кисню мають сірку, селен, або телур.

Плівку аморфного напівпровідника товщиною від одиниць до сотень мікрометрів наносять на відшліфовану графітову пластину і покривають шаром металу. Такий прилад може працювати як перемикач. Його вольт-амперна характеристика схожа на вольт-амперну характеристику симетричного тиристора. Поки напруга на приладі менше деякого значення, яку називають напругою перемикання, опір приладу дуже великий, тобто він знаходиться в закритому стані. При напрузі перемикання відбувається своєрідний неруйнівний тепловий пробій напівпровідника, в ньому утвориться провідний канал і прилад переходить у відкритий стан з малим опором. Іноді тепловому пробою передує лавинний електричний.

Напруга перемикання для різних приладів складає від одиниць до десятків вольт. Мінімальний струм, при якому прилад ще знаходиться у відкритому стані, називається струмом вимикання. Процес вмикання і вимикання приладів відбувається досить швидко, і тому вони можуть працювати на частотах до десятків і навіть сотень мегагерц.

На аморфних напівпровідниках можливо створити запам'ятовуючі прилади. які за принципом побудови такі ж, як і перемикальні, але з халькогенідним склом іншого складу. Особливість запам'ятовуючих приладів полягає в тому, що з переведенням їх у відкритий стан імпульсом струму не меншим за 0,1 мА і тривалістю більшою за 1 мс вони зберігають такий стан після вимкнення струму. Це пояснюється тим, що провідний канал при охолодженні переходить з аморфного стану в кристалічний з малим питомим опором. Перехід з відкритого стану в закритий проводиться імпульсом струму не меншим за 10 мА тривалістю не меншою за одну мікросекунду. На жаль, надійність, стабільність і термін служби приладів на аморфних напівпровідниках ще недостатньо високі. Так, наприклад, перемикачі витримують не більше за 10¹² перемикань. Однак перевагою цих приладів є простота виготовлення і стійкість до іонізуючого випромінювання.