AGH Materiałoznastwo Elektrotechniczne Laboratorium |
Grupa 2:
|
||||
wydział EAIiE |
rok akademicki 2011/2012 |
rok studiów II |
|
||
Temat : Ćwiczenie 7 Badanie charakterystyk rezystorów nieliniowych |
|||||
data wykonania 08.12.2011 |
data zaliczenia
|
ocena
|
Wyznaczanie charakterystyki temperaturowej termistorów.
układ pomiarowy:
tabela pomiarowa i wykresy:
Termistor nr |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Napięcie [mV] |
Temperatura [C] |
Rezystancja [kΩ] |
Rezystancja [Ω] |
||||
0,70 |
21 |
0,466 |
0,62 |
3,13 |
128,2 |
12,3 |
65,3 |
0,98 |
28 |
0,374 |
0,469 |
2,48 |
95,7 |
12,3 |
54,5 |
1,30 |
36 |
0,292 |
0,33 |
1,89 |
69,2 |
12,3 |
43,7 |
1,60 |
43,5 |
0,235 |
0,24 |
1,445 |
51,3 |
12,3 |
35,1 |
1,90 |
51 |
0,19 |
171,3 |
1,1 |
38,1 |
12,3 |
27,9 |
wyznaczenie parametrów badanych termistorów:
gdzie: RT0,RT - rezystancja termistora w temperaturze To i T,
B - stała wyznaczona doświadczalnie ze wzoru:
Termistor nr |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Stała B |
32,029 |
-200,686 |
37,332 |
43,318 |
0 |
30,358 |
Temperaturowy współczynnik rezystancji charakteryzuje zmiana
rezystancji termistora pod działaniem temperatury:
Badanie warystorów:
układ pomiarowy:
tabele i wykresy pomiarowe:
Warystor Nr 2 |
|
Przyłożone napięcie [V] |
Nateżęnie prądu [uA] |
100 |
>0,1 |
200 |
>0,1 |
300 |
0,3 |
400 |
9,3 |
420 |
18,2 |
440 |
39 |
460 |
90 |
480 |
236 |
500 |
840 |
510 |
1850 |
520 |
4800 |
530 |
>5000 |
Warystor Nr 4 |
|
Przyłożone napięcie [V] |
Natężenie prądu [uA] |
100 |
3,1 |
300 |
45,3 |
500 |
244 |
600 |
532 |
700 |
1090 |
750 |
1530 |
800 |
2140 |
830 |
3050 |
900 |
4500 |
Warystor Nr 5 |
|
Przyłożone napięcie [V] |
Natężenie prądu [uA] |
100 |
0,1 |
200 |
0,9 |
300 |
8,5 |
380 |
600 |
390 |
1530 |
400 |
4800 |
Warystor Nr 7 |
|
Przyłożone napięcie [V] |
Natężenie prądu [uA] |
500 |
1,8 |
800 |
9 |
1000 |
19,6 |
1200 |
39,2 |
1400 |
74 |
1600 |
140 |
1800 |
300 |
1900 |
570 |
2000 |
2800 |
Warystor Nr 8 |
|
Przyłożone napięcie [V] |
Natężenie prądu [uA] |
200 |
8,6 |
300 |
28 |
400 |
63,7 |
500 |
146,9 |
600 |
304 |
700 |
629 |
800 |
1240 |
900 |
2400 |
920 |
2800 |
950 |
3550 |
980 |
4700 |
wyznaczanie parametrów C i β badanych warystorów:
Charakterystykę napięciowo - prądową warystora można aproksymować wzorem:
gdzie: U - napięcie warystora [V]
I - prąd warystora [A]
C - stała [-]
β - współczynnik nieliniowości
Dla interpretacji graficznej stałych C i β logarytmuje się obustronnie równanie aproksymujące:
i wykreśla się zależność lgU=f(lgI), która wyraża się linią prostą. Długość odcinka OB. Jest równa lgC, a stosunek b/a jest równy współczynnikowi nieliniowości β.
Wyliczenie stałych warystora w praktyce sprowadza się do wykorzystania wzorów:
|
WARYSTORY: |
||||
|
2 |
4 |
5 |
7 |
8 |
β |
0,055 |
0,296 |
0,115 |
0,198 |
0,245 |
C |
735,09 |
5064,45 |
862,64 |
8103,08 |
3983,83 |
Wnioski:
W ćwiczeniu wyznaczaliśmy charakterystyki rezystorów nieliniowych: termistorów i warystorów.
Termistory są to elementy, które cechuje zmiana rezystancji w funkcji zmian temperatury.
Zbadaliśmy 6 termistorów. Z zamieszczonych charakterystyk wynika, że pierwsze cztery są termistorami o ujemnym współczynniku temperaturowym, piąty termistor jest termistorem o skokowej zmianie rezystancji (niestety nie udało nam się osiągnąć odpowiedniej temperatury do zmiany rezystancji, wobec czego jego charakterystyka jest linią prostą). Pomiaru temperatury dokonaliśmy dwóch termopar żelazo - konstantan o stałej wynoszącej 0,04mV/1K. Jedna z termopar służyła jako termopara odniesienia (umieszczona była w termosie z lodem), dzięki czemu wskazania woltomierza z drugiej termopary (odniesione do temperatury 0°C) można było bezpośrednio przeliczać na stopnie Celsjusza. Po wykonaniu pomiarów wyznaczyliśmy stałe dla pierwszych czterech termistorów - widać, że im większy współczynnik B, tym bardziej stroma jest charakterystyka danego termistora.
Termistory stosuje się do:
pomiaru temperatury,
kompensacji temperaturowych zmian rezystancji obwodów elektrycznych,
stabilizacji napięcia,
zabezpieczenia urządzeń w przekaźnikach rozruchowych i czasowych,
O konkretnym zastosowaniu termistora decyduje oczywiście jego budowa oraz materiał, z którego został wykonany.
W dalszej części ćwiczenia wyznaczaliśmy charakterystyki dla wybranych warystorów. Wyniki pomiarów zamieszczone są w odpowiedniej tabeli, oraz zilustrowane odpowiednimi wykresami. Na podstawie wykresów widać, że warystory mogą służyć (i służą) jako stabilizatory napięć (w układach niskiego napięcia) oraz jako elementy ograniczników napięć.
Dawniej stosowano warystory węglika krzemu (SiC), które ustąpiły (z powodu swojej zawodności) miejsca warystorom z tlenków metali (ok. 97% - ZnO, pozostałe 3% - Bi2O3, Co2O3, Sb2O3 i inne).