Термисторные преобразователи с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления известны больше как NTC-термисторы (negative temperature coefficient). Необходимо заметить, что существуют и тер-мисторы с положительным коэффициентом сопротивления, которые обозначаются как РТС-термисторы (positive temperature coefficient). Последние чаще применяются не для измерения температуры, а, скажем, для. предупреждения перегрева.

Другой и более удобной формулой для описания характеристики термистора в случае, когда известно его сопротивление Ri при некоторой температуре Тх, является выражение

= ехр Л (J,--)

которое получается путем подстановки в ранее приведенную формулу следующего очевидного соотношения:

/?1 = Лехр-.

Термисторы суще(4твенно меньше по габаритам, чем металлические резистивные преобразователи, и поэтому они быстрее реагируют на изменение температуры. С другой стороны, небольшие размеры термисторов приводят к тому, что для их самонагрева требуется небольшой ток. Следовательно, можно считать, что ток не влияет на точность измерений.

Полупроводниковые преобразователи

Полупроводниковые приборы относятся к категории электронных компонентов, которые называются полупроводниками. Чистые или беспримесные полупроводники обычно не используются в этих приборах, но первоначально легированные примесями в полупроводниковую кристаллическую решетку они становятся примесными полупроводниками.

Примесные полупроводники легируются таким образом, чтобы обеспечить избыток электронов (полупроводники /г-типа) или их недостаток (полупроводники р-ти-па). Наличие примесей в полупроводниковой кристаллической решетке определяет степень электропроводности решетки.

Одиночные слои п- или р-полупроводника не находят применения, и полупроводниковый материал становится полупроводниковым прибором только тогда, когда два или более слоев разных типов контактируют друг с другом. Простейший р-п-переход формирует выпрямительный прибор или диод. Вольт-амперная характеристика диода устанавливается согласно соотношению, известному как уравнение Шокли либо уравнение идеального диода, а именно:

( Ч. j

/=/о

где /о - ток насыщения (или ток утечки); q - заряд электрона; V - прикладываемое к диоду напряжение; k - постоянная Больцмана; Т - температура, К.

Любое изменение измеряемой величины, которое вызывает изменение приведенного выше выражения, может быть, конечно, использовано для изменения тока, протекающего через переход. Например, диод иногда применяется в качестве преобразователя температуры, поскольку ток утечки полупроводника изменяется в функции температуры. Ток утечки кремния" составляет примерно 25 нА при температуре 25 °С и увеличивается до 6,5 мА при температуре 150 °С.

Фотодетекторы

Полупроводниковые преобразователи, предназначенные для измерения изменений параметров светового излучения, называются фотодетекторами. Фотоэлектрический преобразователь, являющийся простейшим видом фотодетекторов, и представляет собой полупроводниковый диод. Существует несколько типов таких преобразователей. Один из основных среди них - фотодиод, в котором используется эффект облучения светом (видимым или, других длин волн) р-п-переход а- с отрицательным смещением. При наличии облучения изменяется ток, протекающий через переход. Время отклика такого фотодиода составляет всего несколько наносекунд.

Для обеспечения более быстрой реакции на изменение параметров излучения разработаны РШ-диоды, в которых между слоями р- и п-типа имеется слой беспримесного полупроводника. Это повышает .чувствительность

к световому излучению и одновременно уменьшает емкость перехода, благодаря чему диод быстрее реагирует на изменение уровня измеряемой величины.

Фототранзисторы

В целом ряде приборов фотодиоды используются вместе с усилителями для повышения чувствительности. Конечно, в обычном транзисторе (трехслойный полупроводниковый прибор п~р-п- или р-п-р-тша) содержится р-п-переход с отрицательным смещением, и прибор способен усиливать ток, т. е. он обладает всеми необходимыми свойстЕами фотодиода и усилителя. И все это в одном приборе.

Фототранзистор отличается от обычного полупроводникового триода тем, что он выполняется в прозрачном-корпусе, который пропускает световое излучение. Свет, падающий на переход коллектор-база фототранзистора (р-п-переход с отрицательным смещением), вызывает в базе фототек, который усиливается с коэффициентом усиления транзистора, что приводит к весьма большому току эмиттера.

Ток эмиттера фототранзистора определяется из следующего соотношения;

где hpE - коэффициент усиления транзистора по постоянному току; h - фототек базы.

Для достижения более высокого усиления используют фотодетекторы Дарлингтона, содержащие в себе фототранзистор и транзистор с высоким коэффициентом усиления, работающие в режиме пары Дарлингтона. Оба транзистора размещаются в одном корпусе.

Поскольку фотодетекторы являются полупроводниковыми приборами, их ток насыщения зависит от температуры. Поэтому при отсутствии светового излучения в них протекает так называемый темновой ток, ограничивающий возможности прибора по измерению низких уровней светового излучения.

Эффект Холла

Когда проводник с протекающим по нему током помещается в магнитное поле так, что направление тока оказывается перпендикулярным магнитным силовым ли-