Temat : Charakterystyka prądowo - napięciowa oporników nieliniowych.

Cel ćwiczenia : Poznanie charakteru zależności U = U(I) dla termistorów i warystorów.

1. Wprowadzenie.

Istnieją elementy, oporniki dla których nie jest spełniona liniowa zależność pomiędzy napięciem a wymuszonym prądem zgodna z prawem Ohma. Do takich oporników, których opór silnie zależy od pewnego parametru i jest to zależność nieliniowa, zaliczamy termistory (temperatura) i warystory (napięcie).

Termistory są opornikami półprzewodnikowymi, które odznaczają się dużą zależnością rezystancji od temperatury. Rozróżnia się termistory o rezystancji malejącej ze wzrostem temperatury tzw. termistory NTC , o rezystancji malejącej skokowo - termistory CTR oraz o rezystancji wzrastającej - termistory PTC tzw. pozystory.

Opór R_T w funkcji temperatury termistorów typu NTC może być opisany wzorem

gdzie: A - stała wynikająca z konstrukcji,
- stała materiałowa ( B = 2500 - 5400 K),
k_B - stała Boltzmanna (1,38 10^-23 JK^-1),
T - temperatura bezwzględna.

Analizując warunki rzeczywiste należy uwzględnić moc P_t wydzielaną w termistorze temperaturę otoczenia T_o oraz zdolność odprowadzania ciepła C (określana też jako rezystancja termiczna R_th ). Powyższe wyrażenie należy przedstawić w postaci

Wobec tego wymuszając prąd I płynący przez termistor otrzymamy na nim zmianę napięcia U zgodnie z zależnością

Warystor jest również opornikiem półprzewodnikowym, którego opór zależy od przyłożonego do niego napięcia. Podstawowym materiałem, z którego są produkowane warystory jest węglik krzemu SiC. Charakterystyka napięciowo - prądowa warystora jest symetryczna dla każdej polaryzacji napięcia roboczego i można ją przedstawić w przybliżeniu przy pomocy wzoru U = CI^ Gdzie  jest to współczynnik nieliniowości (względny przyrost oporu) a C jest stałą równą liczbowo napięciu na warystorze, przez który przepływa prąd o natężeniu 1 A.

.

Logarytmując tę zależność i przedstawiając ją w układzie współrzędnych lnU i lnI otrzymujemy praktyczny sposób wyznaczania  , który w tym przypadku jest współczynnikiem kierunkowym prostej.

2. Przebieg ćwiczenia

Badane elementy podłaczamy poprzez miliamperomierz (mikroamperomierz) do zasilacza i wymuszając skokowo prąd płynący przez termistor odczytujemy odłożony na nim spadek napięcia. Podobnie w pzypadku warystora zmieniając skokowo napięcie (od 10V do 100V co 10V) odczytujemy wartość prądu płynącego przez element. Dane pomiarowe umieszczone są w tabelach.

Skorowidz Układ słoneczny

---