а) R,oii

Рис. 7.5. Температурные и вольт-амперные характеристики позисторов

-jdd о wd vc

70 20 и,В

мокомпенсации позисторы включают последовательно и параллельно с линейными резисторами. ТКС позисторов значительно зависит от температуры.

Статическая ВАХ позистора (рис. 7.5, б) (/=ф(/) при работе с малым током (малой мощностью рассеяния) соответствует небольшому отрицательному ТКС (область до штриховой линии MN, кривая 1). По мере увеличения напряжения и мощности рассеяния сопротивление позистора возрастает, а ток снижается (область ВАХ за линией MN). При параллельном соединении позистора с линейным резистором характеристика линеаризуется (кривая -2), что используется для стабилизации тока.

Конструктивно позисторы выполняют в виде дисков (диаметром около 5 мм, высотой 1,5 мм) с металлическими электродами на торцах и с проволочными выводами от электродов; от внешних воздействий защищают слоем электроизоляционной эмали.

Примерами промышленных образцов позисторов служат приборы типов СТ6-1 (А, Б), СТ-6-ЗБ, СТ6-4Г и др. Позисторы применяются для ограничения и стабилизации тока, АРУ в схемах термокомпенсации, защиты элементов схемы от перегрева, регулирования температуры и т. д.

§ 7.3. Варисторы

Варисторы - полупроводниковые резисторы объемного типа с нелинейными ВАХ. Варисторы изготовляют методами керамической технологии [путем высокотемпературного обжига стержневых (рис. 7.6, а) или дисковых (рис. 7.6, б) заготовок из порошкообразного карбида кремния со связкой, в качестве которой служит глина]. Карбид кремния является термостойким материалом, что важно для получения варисторов со стабильными параметрами. Нелинейность ВАХ варисторов объясняется явлениями на точечных контактах между кристаллами карбида кремния. При малой толщине оксидных пленок на кристаллах карбида возникают сильные электрические поля даже при малых напряжениях на ва-ристоре. Это приводит к туннелированию носителей заряда сквозь тонкие оксидные пленки (сквозь потенциальные барьеры), улучшению проводимости как оксидных пленок . на кристаллах, так и

Рис. 7.6. Внешний вид и вольт-амперные характеристики стержневого и дискового варисторов

точечных контактов между кристаллами карбида кремния.

При большом напряжении возрастает плотность тока, удельная мощность и разогрев точечных контактов и активных областей под ними, что приводит к уменьшению сопротивления малых активных областей полупроводника под точечными контактами и нелинейности ВАХ (рис. 7.6, в). Малые объемы активных областей обеспечивают малую инерционность тепловых процессов (разогрева, охлаждения) этих областей.

Параметры. Коэффициент нелинейности Р - отношение статического R и дифференциального Гдиф сопротивлений (сопротивления постоянному току к сопротивлению переменному току) при заданном постоянном напряжении

где В - коэффициент температурной чувствительности поверхностных слоев кристаллов.

Практически реальный коэффициент нелинейности варисторов не превышает 6, что ограничивает возможные области их применения.

ВАХ варистора нелинейна (см. рис. 7.6, е). Если варистор работает в узком диапазоне изменений напряжений и токов, то коэффициент нелинейности в этом диапазоне можно считать постоянным, тогда ВАХ будет выражаться уравнением

r = AUK (7.7)

где А - коэффициент, значение которого зависит от типа варистора и его температуры.

Номинальное классификационное напряжение f/кл - постоянное напряжение, при котором через варистор проходит заданный ток /кл- Максимально допустимое импульсное напряжение

f/имакс = (1,2-f-2) f/кл для стержневых и С/имакс= (3-4) кл

для дисковых.

Номинальная мощность рассеивания Рцом=/кл кл при заданной температуре среды.

Температурные коэффициенты статического сопротивления ТКР варистора, измеренные при постоянном U и I, а также температурные коэффициенты напряжения TKU и тока TKI в диапазоне температур от-40 до-ЫОО°С:

-7%=const= T-lc/const < 7-10-3 Я-Ч-

Варисторы с большим значением максимального коэффициента нелинейности имеют большие по абсолютной величине значения TKR, TRU и TKI.

Частотные свойства варистора определяются в основном его собственной емкостью. Меньшее влияние оказывает инерционность процессов, приводящих к нелинейности ВАХ.

Обозначение. Условное обозначение варисторов состоит из букв и цифр (например, СН1-1-1; СН1-2-1). Буквы СН обозначают - нелинейное сопротивление; первая цифра указывает применяемый материал; вторая - конструкцию (1 -стержневой, 2 -дисковый); третья - порядковый номер разработки. Иногда в конце обозначения ставят число (например, СН1-1-1-1500), оно характеризует значение классификационного напряжения (/кл-

Область применения. Варисторы применяют в устройствах стабилизации высоковольтных источников напряжения телевизионных приемников, для стабилизации токов в отклоняющих катушках кинескопов, в системах размагничивания цветных кинескопов, системах автоматического регулирования.

Глава 8

ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ

§ 8.1. Поглощение оптического излучения полупроводниками

Действие фотоэлектрических полупроводниковых приборов основано на явлениях, связанных с поглощешем оптического излучения (излучения с длиной электромагнитных волн 0,005- 1000 мкм). Оптический диапазон делят на три поддиапазона: 0,005-0,4 мкм - ультрафиолетовый (УФ); 0,4-0,76 мкм - видимый; 0,76-1000 мкм - инфракрасный (ИК). В инфракрасном различают близкое (до 1,5 мкм), среднее (1,5-5,6 мкм) и далекое (до 1000 мкм) излучение.

Фотометрические и энергетические единицы. В ИК области спектра мощность потока излучения Р измеряют в ваттах. В видимой области спектра пользуются понятием светового потока Ф, измеряемого в люменах. Световой поток Ф, лм, и мощность потока монохроматического излучения Р, Вт, в видимой области связаны соотношением

Р = Ф/Кф, (8.1)

где /Сф - фотометрический эквивалент излучения, зависящий от. длины волны и характеризующий спектральную чувствительность, лм/Вт.

Плотность потока излучения измеряют в ваттах на квадратный метр. Ей соответствует освещенность в видимой области 8=Ф/5,