Sprawozdanie
Ćwiczenie 12. Rezystory nieliniowe
Warystory są półprzewodnikowymi rezystorami zmiennooporowymi o nieliniowej
charakterystyce napięciowo-prądowej, których rezystancja maleje ze wzrostem
doprowadzonego do nich napięcia. Właściwość tę wykazują np. materiały zawierające
polikrystaliczny węglik krzemu - SiC o różnej ziarnistości i różnych domieszkach, związany
różnego rodzaju lepiszczami, oraz niektóre materiały ceramiczne (tlenkowe) a wśród nich
najważniejszy - tlenek cynku ZnO spiekany z nieznaczna ilością tlenków innych metali
(Bi, Co, Mn, Sb). Charakterystyka prądowo – napięciowa warystorów wyróżnia się znaczną
nieliniowością: zwiększenie napięcia prowadzi do silnego zmniejszenia rezystancji i
gwałtownego wzrostu prądu
Warystory wykorzystywane są szeroko w elektronice jako:
1) zabezpieczanie urządzeń przed przepięciami
2) ochronniki przepięciowe i wysokonapięciowe (w telewizorach)
3) ochrona linii wysokiego napięcia
4) zabezpieczenie telefonów, modemów i innych urządzeń podłączonych do linii
telefonicznej
5) odgromniki oraz zabezpieczenie transformatorów
Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyki prądowo – napięciowej dla kilku różnych
warystorów, których parametry podano w tabelce:
Warystor
1
2
3
4
5
6
7
8
Napięcie progowe [V]
390
470
680
700
390
270
1900
840
Schemat układu pomiarowego, który został użyty do wyznaczenia zależności
prądowo – napięciowej warystorów:
Tabele przedstawiają wyniki pomiarów otrzymane w doświadczeniu.
1 (390V)
2 (470V)
3 (680V)
4 (700V)
I [µA]
U [V]
I [µA]
U [V]
I [µA]
U [V]
I [µA]
U [V]
0,1
270
0,1
260
0.3
350
1.8
100
0,2
300
0,3
290
0.6
400
5.5
150
0,4
320
0,4
300
0.7
420
11.6
200
1
340
0,8
330
0.8
440
22
250
3,2
360
2,1
360
1.2
470
38.2
300
6,2
370
5,5
390
1.5
500
63.1
350
13,5
380
7,1
400
2.3
530
98
400
34,5
390
14,9
420
2.7
560
152
450
103
400
32,2
440
4.0
590
190
480
440
410
49
450
6.6
620
240
510
2300
420
75,4
460
11.2
640
310
540
122
470
16
650
370
570
200
480
25
660
470
600
360
490
44
670
550
620
700
500
90
680
650
640
1550
510
200
690
730
660
4100
520
750
700
860
680
2000
710
920
690
1000
700
1050
710
1120
720
1360
740
1550
760
1770
780
2050
800
2530
830
3210
860
4030
890
5 (390V)
6 (270V)
7 (1900V)
8 (840V)
I [µA]
U [V]
I [µA]
U [V]
I [µA]
U [V]
I [µA]
U [V]
0.1
100
0.3
180
0.3
300
1.5
100
0.4
150
0.6
200
0.6
400
8.3
200
0.9
200
2.2
220
1.1
500
25.5
300
2.4
250
4
230
2.2
600
62.4
400
7.9
300
8.8
240
3.5
700
137
500
15.4
320
22
250
5.6
800
270
600
34
330
70.5
260
8.5
900
580
700
52
350
330
270
12.7
1000
800
750
94
360
2250
280
18.9
1100
1150
800
184
370
26.5
1200
1330
820
410
380
37
1300
1550
840
1210
390
52
1400
1720
860
4000
400
73
1500
2050
880
101
1600
2360
900
151
1700
2800
920
188
1750
3600
950
230
1800
310
1850
480
1900
900
1950
2600
2000
Dla każdego warystora obliczamy współczynnik nieliniowości oraz stałą . Współczynnik
wyznaczamy na podstawie wzoru:
=
ln (
)
ln ( )
Jednakże dla wyniki uzyskane dla dowolnej pary punktów na charakterystyce są różne, zatem
współczynnik obliczmy jako wartość średnią z wyników otrzymanych biorąc wszystkie
możliwe zestawienia punktów (kombinacje bez powtórzeń ze zbioru punktów). Stałą
wyznaczamy również jako wartość średnią wszystkich wyników wyznaczonych według
wzoru:
=
Otrzymane wyniki prezentujemy w tabeli:
Warystor
1
2
3
4
5
6
7
8
0.0459 0.0645 0.1085 0.2402 0.1129 0.0536 0.2125 0.2254
701.90 892.68 4174.4 4116.5 2073.0 479.85 1530.3 4388.9
Na podstawie otrzymanych pomiarów sporządzamy wykresy charakterystyk I=f(U) dla
każdego warystora: