-->
|
|
|
Ãëàâà 3. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê â ðàçëè÷íûõ ñðåäàõ § 3.20. Òåðìèñòîðû è ôîòîðåçèñòîðû
Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû, î êîòîðûõ ïîéäåò ðå÷ü â ýòîì ïàðàãðàôå, èìåþò çíà÷èòåëüíî áîëåå ïðîñòóþ êîíñòðóêöèþ, ÷åì äèîäû è òðàíçèñòîðû. Îíè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé âñåãî-íàâñåãî íåáîëüøèå êðèñòàëëèêè ïîëóïðîâîäíèêà ñ êîíòàêòàìè. Îäíàêî, áëàãîäàðÿ çàìå÷àòåëüíûì ñâîéñòâàì ïîëóïðîâîäíèêîâ, äàæå ýòè ïðîñòåéøèå ïðèáîðû ñïîñîáíû ðåøàòü ìíîæåñòâî òðóäíûõ, âàæíûõ è èíòåðåñíûõ çàäà÷ â ñàìûõ ðàçíûõ îáëàñòÿõ íàóêè è òåõíèêè. Ìû îãðàíè÷èìñÿ ðàññìîòðåíèåì ëèøü äâóõ ïðèáîðîâ: òåðìèñòîðà è ôîòîðåçèñòîðà. ÒåðìèñòîðûÝëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ïîëóïðîâîäíèêîâ çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû (ñì. § 3.15). Åñëè ýòà çàâèñèìîñòü äëÿ òîãî èëè èíîãî ïîëóïðîâîäíèêà èçâåñòíà (ýêñïåðèìåíòàëüíî èññëåäîâàíà), òî ïî èçìåíåíèþ ñîïðîòèâëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêà ìîæíî ñóäèòü îá èçìåíåíèè òåìïåðàòóðû. Òàêèå ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû è íàçûâàþò òåðìîðåçèñòîðàìè èëè ñîêðàùåííî òåðìèñòîðàìè. Âûïóñêàþòñÿ òåðìèñòîðû â âèäå ñòåðæíåé, òðóáîê, äèñêîâ, øàéá è áóñèíîê ðàçìåðîì îò íåñêîëüêèõ ìèêðîìåòðîâ äî íåñêîëüêèõ ñàíòèìåòðîâ. Òåðìèñòîðû èìåþò ìíîãî èíòåðåñíûõ «ïðîôåññèé». Èõ èñïîëüçóþò äëÿ èçìåðåíèÿ è ðåãóëèðîâàíèÿ òåìïåðàòóðû â äèàïàçîíå îò 1 Ê äî 1800 Ê (òåìïåðàòóðà ðàñïëàâëåííîé ñòàëè), äëÿ òåìïåðàòóðíîé ñòàáèëèçàöèè ðàçëè÷íûõ ýëåìåíòîâ ýëåêòðîòåõíè÷åñêîé è ðàäèîýëåêòðîííîé àïïàðàòóðû. Èõ ïðèìåíÿþò äëÿ ïðîòèâîïîæàðíîé ñèãíàëèçàöèè, äëÿ êîíòðîëÿ òåïëîâûõ ðåæèìîâ ìàøèí è ìåõàíèçìîâ, êîíòðîëÿ òåìïåðàòóðû òÿæåëîáîëüíûõ â ðåàíèìàöèîííûõ ïàëàòàõ, äèñòàíöèîííîãî íàáëþäåíèÿ çà ñîñòîÿíèåì çäîðîâüÿ ðåäêèõ è öåííûõ æèâîòíûõ, äëÿ èçó÷åíèÿ èçëó÷åíèÿ Ñîëíöà è çâåçä. Òåðìîðåçèñòîðû èñïîëüçóþòñÿ òàê æå, êàê áåñêîíòàêòíûå ïåðåìåííûå ðåçèñòîðû, ðåëå âðåìåíè, àâòîìàòè÷åñêèå ïîòåíöèîìåòðû, ïðåäîõðàíèòåëè è ò. ä. Ðàññìîòðèì áîëåå ïîäðîáíî èñïîëüçîâàíèå òåðìèñòîðà â êà÷åñòâå áåñêîíòàêòíîãî ïåðåìåííîãî ðåçèñòîðà.  îáû÷íîì ïåðåìåííîì ðåçèñòîðå, ïðèìåíÿåìîì â ðàäèîïðèåìíèêàõ, òåëåâèçîðàõ è äðóãîé ðàäèîòåõíè÷åñêîé àïïàðàòóðå, ìåòàëëè÷åñêèé êîíòàêò ïåðåìåùàåòñÿ ïî òîêîïðîâîäÿùåìó ñëîþ è ïîñòåïåííî ñòèðàåò åãî. Ðåçèñòîð âûõîäèò èç ñòðîÿ. À âåäü â òåëåâèçîðå, ðàäèîïðèåìíèêå ìû ïîâîðà÷èâàåì ðó÷êó ïåðåìåííîãî ðåçèñòîðà âñåãî ëèøü íåñêîëüêî ðàç â äåíü. Ìåæäó òåì ñóùåñòâóþò ñõåìû (íàïðèìåð, ñõåìû àâòîìàòè÷åñêîãî ðåãóëèðîâàíèÿ), â êîòîðûõ íåîáõîäèìî èçìåíÿòü ñîïðîòèâëåíèå íåñêîëüêî ðàç â ìèíóòó. Îáû÷íûé ïåðåìåííûé ðåçèñòîð ñ ýòîé çàäà÷åé íå ñïðàâèòñÿ. Íåçàìåíèìûìè â òàêèõ ñëó÷àÿõ îêàçûâàþòñÿ òàê íàçûâàåìûå òåðìèñòîðû ñ êîñâåííûì ïîäîãðåâîì. Òàêîé ïðèáîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé òåðìèñòîð, âáëèçè êîòîðîãî ðàñïîëàãàåòñÿ ìèíèàòþðíàÿ ïîäîãðåâíàÿ îáìîòêà. Ïðè ïðîïóñêàíèè ïî ýòîé îáìîòêå òîêà îíà íàãðåâàåòñÿ, íàãðåâàåò òåðìèñòîð, ïîýòîìó åãî ñîïðîòèâëåíèå èçìåíÿåòñÿ. Ñîïðîòèâëåíèå îáìîòêè ïîäîãðåâàòåëÿ ñîñòàâëÿåò îáû÷íî íåñêîëüêî äåñÿòêîâ îì, ñèëà òîêà ïîäîãðåâà — 20—40 ìÀ. Òàê ÷òî ìîùíîñòü, íåîáõîäèìàÿ äëÿ óïðàâëåíèÿ ñîïðîòèâëåíèåì òåðìèñòîðà, íåâåëèêà — ïîðÿäêà äåñÿòûõ èëè äàæå ñîòûõ äîëåé âàòòà. Ìèíèàòþðíûå ðàçìåðû òåðìèñòîðà è ïîäîãðåâíîé îáìîòêè ïîçâîëÿþò ñêîíñòðóèðîâàòü òåðìèñòîðû ñ êîñâåííûì ïîäîãðåâîì, îáëàäàþùèå ìàëîé òåïëîâîé èíåðöèåé: ïðè èçìåíåíèè ñèëû òîêà â îáìîòêå ïîäîãðåâàòåëÿ íîâîå çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèÿ óñòàíàâëèâàåòñÿ óæå ÷åðåç 5—20 ñ. Âàæíûì ïðåèìóùåñòâîì òåðìèñòîðîâ ñ êîñâåííûì ïîäîãðåâîì ïåðåä îáû÷íûìè ïîòåíöèîìåòðàìè ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü î÷åíü ëåãêî ðåãóëèðîâàòü ñîïðîòèâëåíèå äèñòàíöèîííî, íà ëþáîì ðàññòîÿíèè îò óïðàâëÿåìîãî îáúåêòà èëè ñõåìû. Î÷åíü ýôôåêòèâíûì îêàçûâàåòñÿ èñïîëüçîâàíèå òåðìèñòîðîâ ñ êîñâåííûì ïîäîãðåâîì äëÿ èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè äâèæåíèÿ æèäêîñòåé èëè ãàçîâ. Ïðèíöèï èçìåðåíèÿ îñíîâàí íà òîì, ÷òî ïðè íåèçìåííîé ñèëå òîêà â ïîäîãðåâíîé îáìîòêå òåìïåðàòóðà òåðìèñòîðà áóäåò òåì ìåíüøå (à ñîïðîòèâëåíèå, ñîîòâåòñòâåííî, òåì áîëüøå), ÷åì áûñòðåå îáòåêàåòñÿ òåðìèñòîð ïîòîêîì âîçäóõà èëè æèäêîñòè, â êîòîðóþ òåðìèñòîð ïîãðóæåí. Òàêèìè ïðèáîðàìè ìîæíî èçìåðèòü è î÷åíü ìàëûå ñêîðîñòè ïîòîêîâ æèäêîñòåé è ãàçîâ, âïëîòü äî 1 ìì/ñ.
|
|
|