Wydział: ELEKTRYCZNY	POLITECHNIKA ŚLĄSKA LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA					Rok akademicki: 1997/98
Semestr: II. inżynierski, Grupa: 02.											Sekcja nr: 2
Nazwiska i imiona: BLASKI Wojciech KUDYNIUK Adam SOKOŁOWSKI Jacek			Temat ćwiczenia: POMIAR CHARAKTERYSTYK STATYCZNYCH I DYNAMICZNYCH OPORNIKA NIELINIOWEGO - WARYSTORA
Data wykonania ćwiczenia: 18 MARZEC 1998		Data oddania opracowania:		Ocena:	Podpis:

1). Układ pomiarowy:

2). Tabela pomiarowa:

I=U₁/R_N [V/k=mA]

Tabela pomiarowa nr 1.
U1 [V]	U2 [V]	I [mA]	U1 [V]	U2 [V]	I [mA]
0,017	9,8	0,017	8,36	228,7	8,36
0,042	19,7	0,042	6,23	220,0	6,23
0,064	30,3	0,064	4,89	209,9	4,89
0,091	40,0	0,091	4,68	200,2	4,68
0,133	50,3	0,133	3,83	189,5	3,83
0,198	60,2	0,198	3,21	180,1	3,21
0,294	70,3	0,294	2,74	170,0	2,74
0,416	80,1	0,416	2,29	159,7	2,29
0,591	90,1	0,591	1,85	150,1	1,85
0,818	100,2	0,818	1,485	139,9	1,485
1,119	110,0	1,119	1,162	129,7	1,162
1,420	120,4	1,420	0,913	119,6	0,913
1,878	130,4	1,878	0,744	109,5	0,744
2,420	140,4	2,420	0,563	100,4	0,563
3,040	150,0	3,040	0,424	90,1	0,424
3,740	160,1	3,740	0,316	80,0	0,316
4,570	170,2	4,570	0,234	70,0	0,234
5,280	180,8	5,280	0,170	60,0	0,170
6,440	190,4	6,440	0,120	49,8	0,120
6,980	200,8	6,980	0,084	39,0	0,084
8,420	209,8	8,420	0,062	29,9	0,062
11,07	220,6	11,07	0,039	19,0	0,039
8,70	227,7	8,70	0,023	9,7	0,023
-	-	-	0,015	4,0	0,015

3). Wykres zależności prądu płynącego przez warystor od napięcia przyłożonego do niego.

3). Przyrządy pomiarowe:

- oscyloskop: OKS-512A RE2/T/993/3

- autotrafo RE 2/06/50/4

- R_N rezystor wzorcowy 1k: RE 2/466/327 klasa:0,01

- woltomierz U₁ V562: RE 2/06/619/3 klasa:0,5

- woltomierz U₂ V541: nr 2243 klasa:0,5

4). Wnioski:

Warystor jest rezystorem półprzewodnikowym o nieliniowej charakterystyce prądu w zależności od napięcia. Zjawisko takiej nieliniowości może mieć wiele przyczyn:

1). Proszek karborundowy składa się z odłamków ziaren kryształów SiC mających kształty o ostrych krawędziach. Przy sprasowaniu takiego proszku między ziarnami powstają styki różniące się między sobą wielkościami powierzchni przylegania oraz różnorodne szczeliny. Każda szczelina posiada określoną wartość napięcia przebicia, przy którym następuje autoemisja elektronów z ostrych krawędzi ziaren. Początkowo, pod wpływem niewielkiego napięcia płynie tylko prąd przewodnictwa przez styki między ziarnami, natomiast w miarę wzrostu wartości napięcia, przez coraz większą ilość szczelin zaczyna płynąć prąd autoemisji, co powoduje nieliniowy wzrost wartości płynącego prądu, aż do wystąpienia zjawiska nasycenia.

2). Powierzchnia ziaren karborundowych pokryta jest warstwą SiO₂. W miarę wzrostu napięcia przyczyną wzrostu konduktywności jest przebijanie tych warstw.

3). Dla oporników odgromnikowych nieliniowość tłumaczy się nagrzewaniem powierzchni styków omówionych w pkt.1, które po nagrzaniu się zwiększają konduktancję.

4). Ziarna węglika krzemu posiadają właściwości półprzewodnikowe, w związku z czym powierzchnia ma przeciwny typ półprzewodnictwa względem wnętrza kryształu. Schemat zastępczy styku dwóch ziaren zawiera więc dwa złącz p-n połączone szeregowo, przeciwsobnie.

W takim przypadku wraz ze wzrostem napięcia na elemencie kolejne złącza są przebijane i stąd wynika nieliniowość.

Warystory są elementami powszechnie stosowanymi jako odgromniki oraz stabilizatory wysokich napięć.

Warystory wykonywane są z technicznego karborundu, który jest produktem syntezy chemicznej węgla z krzemem. Węglik krzemu zawiera 70,045% krzemu i 29,955% węgla. Otrzymuje się go przez redukcję SiO₂ za pomocą węgla w temperaturze około 2000^OC.

---