Специальные резисторы

К категории специальных резисторов относятся полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от внешних факторов: напряжения, температуры, освещенности, магнитного поля и т.д.

Варисторы - полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от приложенного к ним напряжения. Варисторы обозначаются буквами СН (сопротивление нелинейное), например, СН1 -2-1-270 ± 10% Т (первая цифра - материал конструкции: 1 - карбид кремния (основной материал); вторая цифра шифр конструкции: 1 - стержневой тип; 2 – дисковый тип; третья цифра габарит токопроводящего элемента; следующая группа цифр обозначает классификационное напряжение в вольтах и его допуск; буква Т означает тропическое исполнение).

Классификационное напряжение это условный параметр, показывающий значение постоянного напряжения на варисторе при заданном значении классификационного тока (например, для стержневого варистора он составляет 10 мА). Классификационное напряжение не является рабочим эксплуатационным напряжением варистора. Рабочее напряжение выбирается исходя из допустимой мощности рассеяния и предельного значения амплитуды напряжения.

Варисторы изготавливаются путем спекания кристаллов карбида кремния и связующих веществ. В готовой структуре варистора между кристаллами кремния существуют мельчайшие зазоры. При приложении к варистору внешнего напряжения происходит перекрытие этих зазоров, в результате чего сопротивление варистора уменьшается. Типичный вид вольт - амперной характеристики варистора показан на рис. 1.8, а.

Варисторы используются для стабилизации и защиты от перенапряжения, преобразования частоты и напряжения, а также для регулирования усиления в системах автоматики, различных измерительных устройствах, в устройствах вторичного электропитания, в генераторах пилообразного напряжения и многих других устройствах.

Терморезисторы - это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется в зависимости от температуры. В старой системе обозначений терморезисторы обозначались ММТ (медно-марганцевые терморезисторы) или КМТ (кобальто-марганцевые терморезисторы), в действующей новой системе терморезисторы обозначаются буквами СТ (сопротивление термочувствительное). Последующие цифры указывают: первая – вид материала резистивного элемента (1 – кобальто – марганцевый; 2 – медно - марганцевый; 3 - медно – кобальто – марганцевый оксидный); через дефис вторая - номер конструктивного исполнения. Например, СТ1 – 17: терморезистор кобальто – марганцевый, семнадцатый тип конструктивного исполнения.

Широкое распространение получили терморезисторы, у которых наблюдается резкое уменьшение сопротивления при увеличении температуры (рис. 1.8, б). Вследствие нелинейности температурной характеристики вольт - амперная характеристика (ВАХ) терморезистора будет также нелинейной (рис. 1.8, в). При малых токах ВАХ практически линейна (участок ОМ), поскольку мощность, выделяемая в терморезисторе, недостаточна для того, чтобы заметно нагреть его. При больших токах сопротивление резистора уменьшится, что сопровождается уменьшением напряжения на нем и уменьшением мощности рассеяния.

Параметрами терморезистора являются:

· номинальное сопротивление R _Н (обычно указывается при T = 20^o C);

· допускаемое отклонение от номинального в процентах;

· температурный коэффициент сопротивления TKC;

· максимально допустимая мощность рассеивания P_{max -} рассеиваемая мощность, при которой терморезистор в нормальных условиях разогревается до максимальной температуры;

· постоянная времени t, численно равная времени, в течение которого температура резистора при перенесении его из воздушной среды с температурой 0^o С в воздушную среду с температурой 100^o С изменяется на 63 ^o С.

Терморезисторы используются в системах измерения и регулирования температуры.

Фоторезисторы - это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых меняется под воздействием света. Материал фоторезистивных элементов, в основном, сернистый или селенистый кадмий, а также сернистый свинец. В старой системе обозначений фоторезисторы обозначались ФСА (фоточувствительное сопротивление, последняя буква – материал: А – PbS; К - CdS; Д - CdSe), в новой системе фоторезисторы обозначаются СФ (сопротивление фоточувствительное, последняя буква (материал) заменена цифрами 1, 2, 3. Далее стоят цифры, определяющие номер конструктивноно исполгнения и, в ряде случаев буква Г, показывающая, что прибор герметичного исполнения. Например, СФ3 – 10а: сопротивление фоточувствительное, материал селенистый кадмий, десятый тип конструктивного исполнения, группа объединения а.

Фоторезисторы используются в качестве датчиков освещенности, например, в системах телеметрии, датчиков включения, фотоприемных элементов. Фоторезисторы могут быть чувствительны к электромагнитному излучению в широком диапазоне длин волн (от ультрафиолетового до инфракрасного).

Тензорезисторы — это резисторы на основе проводников и полупроводников, сопротивление которых меняется под влиянием механических воздействий. В реальности изменения сопротивления весьма малы и требуют прецизионных усилителей или АЦП. Тензорезисторы используются в качестве первичных преобразователей при измерениях механических величин (силы, крутящего момента, перемещения, давления и пр.).

Магниторезисторы - это резисторы с резко выраженной зависимостью электрического сопротивления от магнитного поля. Магниторезисторы применяются в качестве чувствительных элементов в функционально-ориентированных магнитных датчиках: скорости и направления вращения, угла поворота и положения, линейного перемещения, расхода жидкости и газа электрического тока и напряжения и т.п. Их используют в бесконтактной клавиатуре ПЭВМ, бесконтактных переменных резисторах, вентильных электродвигателях, электронных модуляторах и преобразователях, измерителях магнитного поля, металлоискателях, электронных навигаторах, в бытовой электронной аппаратуре системах автоматического управления, устройствах считывания информации ЭВМ, определителях подлинности банкнот, электронных и электрифицированные игрушках и др.

Контрольные вопросы

1. Каково назначение резисторов? От каких электрических и конструктивных параметров зависит сопротивление резисторов?

2. Укажите единицу измерения электрического сопротивления, дольные и кратные значения.

3. Что характеризует номинальная мощность резисторов? Что происходит, если выделяемая на резисторе мощность превышает номинальное значение?

4. Чем определяется рабочее напряжение резисторов? Как определить рабочее напряжение?

5. Укажите границу деления резисторов на высокоомные и низкоомные.

6. Что характеризует ТКС? От каких факторов зависит ТКС?

7. Укажите причины появления собственной индуктивности и собственной емкости резистора.

8. Укажите причины появления собственных шумов резисторов.

9. Как определить высокочастотный резистор от низкочастотного резистора по конструкции?

10. Дайте характеристику ряда предпочтительных чисел Е3.

11. Расшифруйте значение номинала и допуска резисторов: 1К5В; 12МС; К75Ф; 9К1В; 18КИ; 68ЕИ; 3К3.

12. Укажите минимальное и максимальное значение сопротивления К18И.

13. Изобразите условное графическое обозначение подстроечных резисторов?

14. Укажите область применения варисторов и термисторов.

15. Какие элементы получили название «фоторезисторы»?