Методические указания к лабораторной работе по курсу “Физические основы электроники” для студентов специальностей 2007 Радиотехника

Министерство образования Российской Федерации

Уральский государственный технический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ РЕЗИСТОРОВ

Методические указания к лабораторной работе по курсу

“Физические основы электроники”

для студентов специальностей 2007 - Радиотехника,

2015 - Бытовая радиоэлектронная аппаратура,

2016 - Радиоэлектронные системы

Екатеринбург 1999

УДК 621.38

Составитель: А.В.Болтаев

Научный редактор: доц., канд.техн.наук В.И.Елфимов

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ РЕЗИСТОРОВ : Методические указания к лабораторной работе по курсу “Физические основы электроники”/А.В.Болтаев. Екатеринбург: УГТУ, 1999. 29 с.

Методические указания содержат описание устройства, принципов действия, основных характеристик и параметров варисторов, терморезисторов, фоторезисторов, описание экспериментальной установки, лабораторное задание, рекомендации по обработке результатов эксперимента и оформлению отчета, вопросы для самопроверки, справочные данные исследуемых приборов.

Библиогр. 9 назв. Рис. 11. Табл. 4. Прил. 5.

Подготовлено кафедрой “Радиоэлектроника

информационных систем"

С Уральский государственный

технический университет, 1999

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомиться с физическими основами работы, характеристиками и параметрами полупроводниковых резисторов - варисторов, терморезисторов, фоторезисторов, исследовать зависимость их параметров и характеристик от напряжения и температуры, развить умения экспериментального исследования.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
РЕЗИСТОРАХ

Резистор - это элемент электронной техники, основным используемым свойством которого является его электрическое сопротивление.

Полупроводниковые резисторы - это множество видов резисторов, изготовленных из различных полупроводниковых материалов и использующих зависимость их электрического сопротивления от разнообразных воздействующих на резистор факторов. Соответственно выделяют:

- варисторы (зависимость R от напряжения U);

- терморезисторы (от температуры Т);

- фоторезисторы (от светового потока Ф);

- магниторезисторы (от магнитного поля В);

- тензорезисторы (от механического давления Р).

Условные обозначения полупроводниковых резисторов приведены на рис.1.

Наличие полупроводниковых резисторов с таким широким спектром зависимостей позволяет использовать их в разрабатываемой радиоэлектронной аппаратуре для решения множества разнообразных задач:

- в качестве датчиков для измерения соответствующего параметра (U, Т, Ф, В, Р);

- в устройствах стабилизации параметров объектов;

- в системах сигнализации и защиты от перегрузок;

- в системах регулирования физических величин;

- в системах преобразования сигналов.

3. ВАРИСТОР

Варистор - это нелинейный полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Маркировка - цифробуквенное обозначение варисторов (напр. СН 1-2-2) содержит информацию:

- СН - сопротивление нелинейное, т.е. варистор;

- 1-я цифра означает материал (1 - карбид кремния, 2 - селен);

- 2-я цифра (через дефис) - тип конструкции (1, 8 - стержневой, 2,6,7,10 - дисковый, 3 - микромодульный);

- 3-я цифра - порядковый номер разработки (как в нашем примере), или величину классификационного напряжения варистора (напр. СН1-10-47). Вольтамперная характеристика (ВАХ) варистора нелинейна и симметрична (рис.2).

4

3.1. Устройство, принцип действия, вольтамперная характеристика варистора

Чтобы получить такую зависимость J(U) варисторы изготавливают в основном из карбида кремния SiC, порошкообразные зерна которого размером
20 - 180 мкм перемешивают с 10 - 40 % связующего диэлектрического материала - глины, керамики, прессуют и обжигают при высокой температуре. В результате варистор представляет собой внутри конгломерат зерен с самой разной величиной зазоров и площадей соприкосновения.

При приложении малых напряжений напряженность поля в объеме варистора мала, ток будет протекать только через места непосредственного соприкосновения кристаллических зерен, будет мал и пропорционален напряжению (участок ОА на рис.2 практически линеен). С ростом напряжения (рис.2, рабочая область АВ) общее сопротивление варистора уменьшается за счет действия следующих явлений, происходящих на точечных контактах и поверхности кристаллов SiC:

а) тепловой эффект - нагрев точечных контактов кристаллов SiC, ведущий к уменьшению сопротивления между ними;

б) электростатическая эмиссия (туннелирование) с острых зубцов и граней кристаллов карбида кремния;

в) пробой оксидных пленок, образующихся на поверхности кристаллов.

Чем выше напряжение, тем с большими зазорами между кристаллами подключаются участки, эффективное сечение, через которое течет ток, увеличивается. Практически все напряжение, приложенное к варистору, падает на точечных контактах.

При мелкозернистой структуре эти механизмы практически не зависят от полярности приложенного напряжения - соответственно ВАХ варистора получается симметричной.

3.2. Основные параметры варисторов

1. Классификационный ток J

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать