Управляемые изменением температуры полупроводниковые резисторы

Терморезисторы могут иметь отрицательный или положительный температурный коэффициент изменения сопротивления (ТКС) оттемпературы. Терморезисторы с положительным ТКС (позисторы) выполняются наиболее часто на основе титанита бария с добавлением редкоземельных элементов. Для изготовления терморезисторов с отрицательным ТКС обычно используют ноликристаллические полупроводники на основе оксидов меди, никеля, титана, кобальта, марганца и их смесей. Конструктивно терморезисторы выполняют в виде тонких пластинок, стержней, бусинок и т. д., загерметизированных с помощью лаков, смол, пластиков или залитых в стекло.

На рис. 1.7, а приведены вольг-амперные характеристики терморезистора с отрицательным ТКС (кривые Л, В) и позистора (кривая С). При малых токах в терморезисторе выделяется малое количество тепла и терморезистор имеет свойства обычного резистора. С увеличением тока возрастает количество выделяемого тепла, увеличивается количество электронов проводимости, и сопротивление начинает умень;

Рис. 1.6. Проводимость в поверхностном слое полупроводника в зависимости от полярности приложенного напряжения шаться. Если у терморезистора хороший теплоотвод, то сопротивление уменьшается сравнительно медленно, и график его изменения отображается кривой А (рис. 1.7, а). Если терморезистор помещен в вакуум и выделяющееся в нем тепло плохо отводится, то сопротивление уменьшается в соответствии с кривой В. Терморезисторы в электронных схемах применяют для термокомпенсации параметров полупроводниковых приборов, для измерения температуры окружающей среды, измерения мощности теплового и светового излучения (болометры).

Варисторы имеют существенно нелинейную симметричную вольтамнерную характеристику (рис. 1.7,6). Нелинейность обусловлена контактными явлениями между отдельными кристалликами поликристаллического полупроводника (обычно — карбидо-кремниевого, оксидо-цинкового или титанат-стронциевого) под действием электрического поля.

При малых напряжениях сопротивление варистора велико (в основном из-за наличия на кристалликах тонкой пленки оксидов). С повышением напряжения эти пленки начинают пробиваться и увеличивается выделение тепла в точках контакта. Вследствие этого сопротивление резко падает. Малые размеры отдельных кристалликов (и точечных контактов между ними) приводят к тому, что тепловая инерция активных областей варистора очень мала — порядка нескольких микросекунд, поэтому при изменении подаваемого на него напряжения варистор быстро переходит из плохо проводящего состояния («выключено») в состояние высокой проводимости («включено»). Этосвой;

Рис. 1.7. Вольт-амперные характеристики нелинейных резисторов ство позволяет использовать варисторы для защиты разнообразных электрических цепей от перенапряжений.

Рабочие напряжения варисторов: от единиц вольт до нескольких десятков тысяч вольт. Рабочие токи: от десятков миллиампер до сотен ампер — в электронных схемах широкого применения и до сотен тысяч ампер — в энергетике больших мощностей.

Варисторы широко используются для защиты входных цепей электронной аппаратуры от импульсных помех, в качестве стабилизаторов, ограничителей напряжений и токов в линиях электропередачи, искрогасителей в коллекторных электродвигателях и электрогенераторах, нелинейных преобразователей и т. д.

Контрольные вопросы

• 1. Какой из известных вам методов получения и-р-переходов наиболее технологичен?
• 2. Расскажите подробнее об «эффекте поля» — в каких условиях он возникает, как проявляется, на какую глубину действует.
• 3. Что определяет знак ТКС полупроводника? И можно ли в принципе создать полупроводник, у которого в одних режимах ТКС положителен, а в других — отрицателен?