Полупроводниковые резисторы

Принцип действия полупроводниковых резисторов основан на зави­симости собственной проводимости полупроводников от температуры и освещенности. Различают два основных вида этих приборов: термо­резисторы и фоторезисторы.

Терморезисторы. Терморезисторы обладают свойством изменять свою электропроводность при изменении температуры. Действие их основано на том, что при повышении температуры увеличивается число разорванных валентных связей в кристалле полупроводника и, следовательно, растет число образующихся пар электрон—дырка. При включе­нии терморезистора в электрическую цепь он нагревается проходящим по нему током и изменяет свое сопротивление. Терморезисторы подраз­деляются на термисторы и позисторы. У термисторов сопротивление с ростом температуры падает (рис. 57, а, кривая 1), у позисторов воз­растает (кривая 2).

Основным рабочим параметром терморезистора является температурный коэффициент сопротивления , который характеризует процентное изменение сопротивления терморезистора при изменении температуры ΔT. Для выпускаемых промышленностью термисторов α = 30-60 %.

Вольт-амперная характеристика термисторов (рис. 57, б) имеет три участка. На участке Оа сохраняется линейная зависимость между током и напряжением (т. е. сопротивление не изменяется), так как проходя­щий через прибор ток настолько мал, что не вызывает существенного нагрева. На участке аб характеристика отклоняется от прямой линии (со­противление уменьшается) из-за нагрева термистора. На участке бв при возрастании тока происходит резкое уменьшение напряжения U. Это объясняется сильным снижением сопротивления прибора, которое уме­ньшается быстрее, чем возрастает ток. На этом участке термистор имеет отрицательное сопротивление. Изменяя размеры и форму термистора и условия его охлаждения, можно получить вольт-амперные характери­стики различной формы (штриховые кривые).

Полупроводниковые термисторы изготовляют в виде стерженьков, бусин, шайб, дисков или тонких нитей, спрессованных из полупроводни­ковой массы. В состав ее входят обычные полупроводниковые материа­лы с электронной проводимостью, окислы металлов (железа, никеля, кобальта, титана и др.) и смеси этих окислов.

Компенсационные стабилизаторы имеют более широкие возмож­ности повышения качества стабилизации и увеличения выходной мощ­ности. В этих стабилизаторах выходное напряжение сравнивается с на­пряжением опорного источника. В зависимости от знака рассогласова­ния регулирующий элемент стабилизатора стремится вернуть выходное напряжение к прежнему уровню. Схема компенсационного стабилизато­ра приведена на рис. 159, б. Регулирующий элемент выполнен на транзис­торах V2 и V2^’. На его вход подается сигнал с коллектора транзистора V1, который является усилителем сигнала рассогласования. К входу транзистора V1 подключен стабилитрон Ст, служащий источником опор­ного напряжения. Резистор R3 предназначен для задания начального тока стабилитрона. Если напряжение на выходе стабилизатора U_H возрастает, то возрастает и ток базы I_б1, транзистора V1 и соответственно увеличи­вается ток его коллектора I_к1. При этом снижается напряжение U_к1 на транзисторе V1, аследовательно, и напряжение U_H в результате действия составного транзистора. Резисторы R1, R2 являются делителем напряже­ния на базе транзистора V1, а резистор R5 ограничивает ток в его цепи. Конденсатор С, включенный на выходе стабилизатора, улучшает его ра­боту в импульсном режиме.

Импульсные стабилизаторы напряжения являются разновидностью компенсационных и отличаются от последних только исполнением регу­лирующего элемента. Регулирующий элемент представляет собой импу­льсный усилитель, работающий в режиме широтно-импульсного или частотно-импульсного регулирования. На выходе устанавли­вается сглаживающий фильтр. Регулирующий элемент может быть вы­полнен на тиристорах и установлен в цепь переменного тока (см. рис. 166).

Основным недостатком тиристорных регуляторов в составе стаби­лизаторов является искаженная форма выходного напряжения.

Контрольные вопросы для проверки знаний из курса "Основы электротехники и электроники для локомотивных бригад"