SŁOWO OD AUTORÓW
Elektronika jest jedną z najważniejszych dziedzin wiedzy, zajmująca się podstawami teoretycznymi i zastosowaniem zjawisk fizycznych z elektryczności i magnetyzmu w różnych gałęziach gospodarki narodowej.
Elektronikę stosuje się powszechnie w telegrafii, telefonii i radiofonii oraz w telewizji.
Gdyby nie prąd elektryczny nie mieli byśmy dziś dzień takich sprzętów użytku dziennego jak np. pralka, komputer, telefon komórkowy. Nasza epoka była by na etapie australopiteków.
Spis treści:
Badanie właściwości fotorezystorów.
Badanie właściwości warystorów.
Badanie właściwości termistorów.
Badanie właściwości materiałów dielektrycznych.
Badanie właściwości rezystorów w szerokim zakresie częstotliwości.
Badanie właściwości kondensatora w szerokim zakresie częstotliwości.
Nowinki techniczne z dziedziny elektroniki.
Badanie właściwości fotorezystorów
Wstęp
Fotorezystor jest najprostszym fotodetektorem objętościowym. Rezystancja zmienia się pod wpływem padającego promieniowania, i nie zależy od kierunku przyłożonego napięcia. Podobnie jak rezystancja zwykłego rezystora.
Zmiany rezystancji mogą być bardzo duże, stosunek rezystancji jasnej
Re – rezystancji fotorezystora oświetlonego
Rezystancji ciemnej
R0 – rezystancji fotorezystora nieoświetlonego
Może być nawet rzędu kilku tysięcy.
Budowa
Fotorezystory wykonuje się najczęściej w postaci cienkich półprzewodnikowych warstw monokrystalicznych i polikrystalicznych, naniesionych na podłoże izolacyjne. Materiał światłoczuły rozdzielają 2 metalowe elektrody mające wyprowadzenia. Elektrody często kształt grzebieniowy. Na powierzchnie światłoczuła umieszcza się okienko i zamyka się w obudowie chroniącej przed uszkodzeniami, a niekiedy umożliwiającej pracę w obniżonej temperaturze.
Fotorezystory wykonuje się z półprzewodników samoistnych, zwłaszcza z krzemu Si, siarczku ołowiu PbS, selenku ołowiu PbSe, siarczku kadmu CdS, jak również z półprzewodników domieszkowanych tellurku kadmu domieszkowanego rtęcią CdHgTe.
Od materiału półprzewodnikowego zależy zakres widmowy λS1, λS2.
Fotorezystory z CdS są elementami czułymi na promieniowanie widzialne, natomiast rezystory z PbS i PbSe są czułe na promieniowanie podczerwone, emitowane między innymi przez silniki samolotów i rakiet.
ZDIĘCIE (rys 10.4) zdjęcie fotorezystora
Wykrywalnego promieniowania, czyli zakres budowy fal, dla którego czułość fotorezystora wynosi nie mniej niż 10% czułości maksymalnej.
Rezystancja fotorezystora Re jest nieliniową funkcją natężenia oświetlenia Ev przy średnich natężeniach oświetlenia funkcja ta może być aproksymowana zależnością
Re=C E λ v
przy czym C i λ są stałymi zależnymi od materiału i wykonania wykładnik λ wynosi 0,5-0,9.
Fotorezystory nie są elementami szybkimi stałe czasowe narastania prądu fotoelektrycznego wynoszą od kilku mikrosekund do nawet kilkudziesięciu milisekund. Po długotrwałym oświetlaniu otrzymuje się większe wartości rezystancji niż wtedy, gdy fotorezystor był przechowywany w ciemności.
Do wad fotorezystorów należy wrażliwość temperaturowa.
Tab. Fotorezystor nieoświetlony
I [mA] | U [V] |
---|---|
0 | 0 |
0 | 0,9 |
0 | 1 |
0 | 1,8 |
0 | 15,5 |
0 | 23,5 |
0 | 41,8 |
0 | 47,2 |
Charakterystyka fotorezystora nieoświetlonego zał. 1
Tab. Fotorezystor oświetlony
I [mA] | U [V] |
---|---|
0,10 | 0,4 |
0,18 | 0,8 |
0,24 | 1,1 |
0,40 | 1,7 |
1,00 | 4,4 |
1,20 | 6 |
2,00 | 9 |
3,50 | 13,6 |
5,20 | 21 |
6,50 | 28,7 |
7,50 | 34,4 |
8,00 | 38,9 |
Charakterystyka fotorezystora oświetlonego zał. 1
Wykorzystanie:
Ze względu na dużą czułość i prosty układ pomiarowy fotorezystory wykorzystuje się:
Pomiaru temperatury
Ostrzegania w systemach pożarowych
Wykrywania rzek i zbiorników wodnych
Detekcji strat ciepła przez izolację termiczną budynku
Badania zasobów ziemi z samolotów i satelitów
Celów wojskowych
Badanie właściwości warystorów
Wstęp
Warystor (ang. VDR- Voltage Dependend Resistor, rezystor zależny od napięcia) jest rezystorem przewodnikowym nie linowym, którego rezystancja zależy od wartości doprowadzonego napięcia. Charakterystyka prądowo napięciowa warystora jest symetryczna względem układów współrzędnych i opisana zależnościami
U = C I β lub I = A U n
Przy czym:
β=1/n – współczynnik nieliniowości;
N=2-7 – zależnie od materiału i technologii wykonania;
A, C – stałe, zależne od wymiarów, kształtu , materiału i technologii wytwarzania.
Współczynnik nieliniowości β praktycznie nie zależy od temp. Zmianom ulega natomiast stała C, przy czym współczynnik temperaturowy wynosi od -0,12 do -0,18 *K-1. W praktyce warystory charakteryzuje się przez podanie napięcia charakterystycznego Uch określonego przy prądach alternatywnie 1,10 lub 100mA maksymalnej mocy PMax jaka może się w nim wydzielić i tolerancji napięcia Uch (wynosi ona zwykle 10 lub 20%)
Budowa
Warystory wykonuje się z masy złożonej z proszku węglika krzemu SiC i ceramicznego spoiwa. Produkuje się podstawowe 2 typy:
Walcowe (typu WIN) o napięciach charakterystycznych 470-1300V
Dyskowe (typu WD) o napiciach charakterystycznych 8-330V
Ponadto wytwarza się warystory dyskowe o mocy około 100W na dysk przeznaczone do łączenia szeregowego
Wykorzystanie
Warystory stosuje się
Zabezpieczenia obwodów elektrycznych przed przepięciami
Stabilizacji napięcia
Ochrony styku
RYSUNEK (2.13)
1.3.Tab. Warystor
I [mA] | U [V] |
---|---|
0,001 | 27,7 |
0,008 | 30,0 |
0,121 | 32,4 |
0,267 | 33,1 |
0,403 | 33,6 |
0,531 | 33,9 |
0,630 | 34,1 |
0,749 | 34,2 |
0,860 | 34,3 |
0,867 | 34,4 |
Badanie właściwości termistorów
Wstęp
Termistor jest rezystorem półprzewodnikowym charakteryzującym się współczynnikiem temperaturowym αT współczynnik ten określa względną zmianę rezystancji termistora przy zmianie temperatury o ΔT --> 0
αT=1/RT * ΔR/ΔT
Termistory zależnie od wartości i znaków współczynnika αT dzieli się na 3 grupy
Termistory typu NTC (ang. Negative Temperature Coefficient – ujemny współczynnik temperaturowy).
Termistory typu PTC ( and. Positive Temperature Coefficient – dodatni współczynnik temperaturowy)
Termistory typu CTR (ang. Critical Temperature Resistor – rezystor o temperaturze krytycznej)
Budowa
Termistor wykonuje się z tlenków, np. tlenku magnezu, niklu, kobaltu, glinu, żelaza, miedzi wanadu, litu oraz z węglanów i azotanów. Od rodzaju użytych tlenków i ich proporcji w mieszaninie zależą właściwości termistora.
Produkuje się termistory masywne – o masie rzędu gramów, dużej pojemności cieplnej i stosunkowo dużej obciążalności oraz miniaturowe – o masie rzędu miligramów. Wytwarza się także termistory podgrzewane pośrednio. Obwód pomiarowy termistora jest wtedy oddzielony galwanicznie od obwodu, w którym jest on podgrzewany.
Zastosowanie
Termistorów używa się do pomiaru temperatury, do kompensacji jej wpływu w układach elektronicznych, do stabilizacji napięcia, amplitudy drgań, do automatycznej regulacji wzmocnienia, do ochrony elementów przed przeciążeniem, do pomiaru strumienia (przepływu) cieczy i gazów, do przetwarzania prądu zmiennego w stały, do generacji drgań itp.
1.4. Tab. NTC w temp. Pokojowej (300oK)
U [V] | I [mA] |
---|---|
0 | 0 |
0,1 | 0,9 |
0,2 | 1,9 |
0,25 | 2,3 |
0,4 | 3,8 |
0,7 | 6,7 |
1,17 | 11,2 |
1,52 | 14,7 |
3,05 | 30 |
4,79 | 50 |
6,12 | 72 |
6,04 | 76 |
4,06 | 95 |
4,04 | 95,8 |
1.4. Tab. NTC w temp. Podwyższona (333oK)
U [V] | I [mA] |
---|---|
0 | 0 |
0,02 | 0,4 |
0,06 | 1,1 |
0,13 | 2,4 |
0,21 | 4,1 |
0,43 | 8,7 |
0,7 | 14,6 |
1 | 21,7 |
2,4 | 61,2 |
3,1 | 93,5 |
1.5. Tab. PTC w temp. Pokojowej (300oK)
U [V] | I [mA] |
---|---|
0 | 0 |
0,02 | 1,3 |
0,08 | 4,6 |
0,16 | 9,3 |
0,3 | 18,2 |
0,81 | 49,5 |
1,16 | 69,3 |
1,56 | 93,9 |
2,05 | 122,9 |
2,7 | 166,9 |
1.6. Tab. PTC w temp. Podwyższonej (333oK)
U [V] | I [mA] |
---|---|
0 | 0 |
0,05 | 2,6 |
0,08 | 4,7 |
0,14 | 8 |
0,22 | 12,5 |
0,34 | 19,1 |
0,76 | 41,7 |
0,96 | 53,1 |
1,4 | 73,3 |
1,84 | 94,5 |
3,9 | 154 |