skanuj0082

164

Typowe charakterystyki tych elementów pokazano na rys.2.

Z przytoczonej na rys.2c charakterystyki prądowo-napięciowej warystora widać wyraźnie zmniejszanie się oporu ze wzrostem przyłożonego napięcia. Po przekroczeniu pewnej wartości (tzw. napięcia warystora) jego opór staje się znikomo imały. Własność ta jest wykorzystywana w elektroenergetyce do zabezpieczania sieci w czasie wyładowań atmosferycznych. Zjawisko warysto-rowe obserwuje się w szeregu tlenków i siarczków metali, w węgliku krzemu SiC (karborund), dwuboranie tytanu TiBzOs i innych materiałach o złożonej budowie, j

Termorezystory wykazują silną zależność oporu od temperatury (patrz: rys.2a). j

Ponieważ opór elementów półprzewodnikowych nie jest liniową funkcją temperatiiry, wobec tego współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego definiuje się wzorem różniczkowym:

a_t =

JL_dR R, dt '

(3)

gdzie R, jęst oporem w temperaturze t.

W praktyce stosuje się termorezystory o ujemnym współczynniku temperaturowym oporu, często są one nazywane termistorami, oraz o dodatnim współczynniku oporu nazywane pozystorami (rys.2a).

Termistory najczęściej wykonywane są z półprzewodników będących tlenkami metali przejściowych (np. tlenku niklu NiO, tlenku miedzi CuO, dwutlenku tytanu TiCh). Termistory są stosowane w obwodach żarzenia lamp elektronowych do zabezpieczania zimnych katod, kiedy ich opór jest mały, przed prądami udarowymi w chwili włączania. Ich współczynnik temperaturowy a_t jest ujemny w całym zakresie temperatur.

Dla termistorów zależność oporu od temperatury bezwględnej T opisana jest dość dobrze wzorem:

R = Ae^B/T ,    (4)

gdzie A i B są stałymi o wymiarach oporu i temperatury, T jest temperaturą w skali Kelwina, e jest podstawą logarytmu naturalnego (e » 2,718). Wstawiając do wzoru (3) wzór (4) otrzymamy:

a. =- ^L = l±(At^B,T)=--~e^B'^T =-~

■ R ÓT R£T^K ' RT²    T²

czyli ostatecznie otrzymujemy:

a_T=-~.    (5)

T²

Pozystory są. elementami ceramicznymi, w któiych głównym składnikiem jest tytanian baru BaTiC^. Stosuje się je w obwodach automatyki np. do zabezpieczania silników elektrycznych przed przegrzewaniem. Nieznaczny dodatek jonów antymonu, bizmutu, itru, wolframu lub lantanu może spowodować obniżenie oporu właściwego BaTiOj z 10⁷-U0¹⁰ fi-m do KT'^10 fi-m, zmianę w pewnym zakresie temperatur znaku współczynnika a, z ujemnego na dodatni. Tak zmodyfikowany BaTiC>3 jest wykorzystywany do wyrobu pozystorów. Na pokazanej charakterystyce oporowo-temperaturowej pozystora (rys.2a) wykorzystuje się obszar między temperaturą początkową t_p i temperaturą maksymalną t_m, w którym współczynnik a, jest dodatni.

2. Wykonanie ćwiczenia

Układ pomiarowy składa się z piecyka elektrycznego umieszczonego w osłonie teflonowej. Piecyk połączony jest z zasilaczem oraz regulatorem temperatury. Pomiar temperatury odbywa się poprzez pomiar odpowiednio wyka-librowanego oporu. Materiały, których zależność oporu od temperatury będzie badana, tj. nikiel, konstantan, pozystor i termistor, umieszczone są wewnątrz piecyka. Elementy te połączono z mostkiem pomiarowym umożliwiającym pomiar oporu. Materiał, którego opór chcemy zmierzyć wybieramy zmieniając odpowiednio położenie przełącznika.

Przystępując do wykonania ćwiczenia należy:

1.    Zapoznać się z zakresami pomiarowymi stosowanego w ćwiczeniu miernika oporu.

2.    Zapoznać się z obsługą piecyka i regulatora temperatury.

3.    Włączyć regulator temperatury i dokonać pomiarów oporu w temperaturze początkowej (pokojowej) wszystkich stosowanych tu elementów.

4.    Włączyć piecyk i przystąpić do pomiarów oporu wyżej wymienionych ele-