Напівпровідникові прилади. Електропровідність напівпровідників. Домішкова провідність, страница 7

Варистори  використовуються  для захисту електронної апаратури від перенапруг. Приклад такого використання демонструє схема, що приведена на рис. 1.6, б. При намінальній напрузі U(t) опір варистора досить високий, тому струм через нього і через баластний резисто R досит низький.   Напруга живлення  майже повністю прикладається на навантаження Rн. Якщо вона зростає, то  опір варистора для амплітудних значень суттєво зменшується, збільшується струм через нього і , відповідно, зростає падіння напруги на баластному опорі R. Напруга на навантаженні при цьому зростає мало.

Терморезистори – напівпровідникові резистори, ВАХ яких залежить від їх температури. Використовуються 2 типи терморезисторів – термістори, опір яких з ростом температури зменшується, і позистори , опір яких зростає з ростом температури.

Виготовляються терморезистори на основі напівпровідників з провідністю n-типу. Це, як правило, окисли металів. На рис.1.7 приведені температурні характеристики термістора (крива 1) і позистора (крива 2), тобто залежності  R(t⁰).

Для різних типів терморезисторів ці характеристики суттєво відрізняються. Для більшості  термісторів характеристика R(t⁰) описується рівнянням:

R_T =k·e^b/T,

де  k, b  - постійні параметри конкретного типу термістора; Т- температура по Кельвіну.

Основним параметром терморезистора являється температурний ккоефіцієнт опору     

який виражає процентну зміну опору з зміною температури. Для широкої гами термісторів a_Т = -0.3  -0.66.

Позистори використовуються завдяки наявності аномальних характеристик вище точки Кюрі, де опір його зростає на декілька порядків. Коефіцієнт a_Т   1050. Терморезистори  використовують в системах регулювання температури, теплового захисту, пожарної сигналізації. Позистори використовують в обмеженому діапазоні температур в системах теплового захисту.

Тензорезистор – напівпровідниковий резистор, в якому використовується залежність електричного опору від механічних деформацій. Для тензорезисторів використовують примісні напівпровідники як n-типу, так і p-типу. Основні характеристика тензорезисторів – деформаційна (рис. 1.8), яка представляє собою залежність відносної зміни опору R/R_н  від відносної деформації l/l , де  R_н і l – номінальний опір і довжина резистора. Важливим параметром тензорезисторів являється коефіцієнт чутливості:

K_Ч =,

значення якого знаходиться в діапазоні –150  K_Ч 150. Тензорезистори використовуються в вимірювальних приладах високої точності.

Фоторезистор – це напівпровідниковий прилад, призначений для перетворення  енергії оптичного випромінювання в електричну енергію. Під дією оптичного опромінення змінюються електрофізичні параметри фотоприймача, обумовлені створенням допоміжних вільних носіїв заряду в напівпровіднику. Процес створення допоміжних носіїв заряду (фотоносіїв) всередині напівпровідника під дією оптичного опромінення називається внутршнім фотоефектом, або фотоелектричним ефектом.

 Напівпровідниковий резистор, опір якого залежить від сили світлового потоку, що діє на резистор, називається фоторезистором. В фоторезисторах використовується явище внутрішнього фотоефекту, відповідно до якого під дією світлового потоку відбувається перехід електронів з валентної зони в зону провідності. Явище внутрішнього фотоефекту властиве лише напівпровідникам. В фоторезисторах він проявляяється як зміна електропровідності опору. На рис. 1.9 приведена схема підключення фоторезистора. При відсутності світлового потоку через резистор R_ф буде протікати темновий струм, визначаємий величиною темнового опору. Зміна напруги Е_а буде приводити до пропорційної зміни величини  струму. При наявності світлового потоку величина струму буде зростати майже в лінійній залежності від  величини Ф_л. Тому вигляд ВАХ фоторезистора буде відповідати рис.1.9, б і в широкому діапазоні світлових потоків буде лінійною.

Величина фотоструму залежить від спектрального складу світлового потоку. Для кожного з типів фоторезисторів існує довжина хвилі світлового потоку, при якій фотострум буде мати максимальне значення. Тому фоторезистори розділяються по діапазону світлового опромінення (ультрафіолетового, видимого, інфрачервоного).