А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Високий температурний коефіцієнт - опір

Високий температурний коефіцієнт опору частково компенсує відносно високу теплопровідність. В результаті цей приймач виявляється майже еквівалентним металевому болометр.

Високі температурні коефіцієнти опору надають напівпровідникових термометрів вельми високу чутливість, що робить їх особливо придатними для вимірювання температур в порівняно вузьких інтервалах з великою точністю.

Залізо має високий температурний коефіцієнт опору (див. Фіг. Мідь має порівняно високий температурний коефіцієнт опору, лінійний характер залежності опору /ення від температури у всьому робочому діапазоні вимірювання; можливо промислове отримання її в досить чистому вигляді. Проте малий питомий опір і легка оки-сляемость обмежують верхню температурну межу застосування мідних термометрів опору. 
Так як напівпровідники мають відносно високий температурний коефіцієнт опору, то при вимірах за рахунок протікання через зразок струму може відбутися не тільки локальний нагрів, а й підвищення температури всього зразка. Тому для зменшення нагрівання зразка необхідно вибирати робочий струм мінімально можливим, а температуру зразка підтримувати постійною. Робочий струм, однак, повинен забезпечувати необхідну точність вимірювань різниці потенціалів. Вимірювання різниці потенціалів виробляють при двох напрямках струму і отримані значення усредняют, виключаючи таким способом подовжню термо - ЕРС, що виникає на зразку внаслідок градієнта температури. Зменшення робочого струму одночасно знижує модуляцію провідності зразка, викликану инжекцией носіїв заряду при протіканні струму.

Мідного дроту обумовлено Їх високим температурним коефіцієнтом опору, постійністю фізичних властивостей в часі при робочих температурах і достатньою механічною міцністю.

Інша вимога, пов'язане з високим температурним коефіцієнтом опору кремнію, полягає в умови суворого сталості температури зразка протягом спаду фотопровідності. Обидва ці вимоги задовольнялися при приміщенні зразків в концентричні світлонепроникні коробки, між стінками яких була поміщена теплоізоляційна прокладка.

Крім того, ці резистори мають високий температурний коефіцієнт опору, а їх еквівалентні схеми містять паразитні елементи, які ускладнюють розробку напівпровідникових ІМС, особливо призначених для діапазону високих частот. Але оскільки виробництво дифузійних резисторів є нескладним і не вимагає додаткових технологічних операцій, їх дуже широко застосовують при проектуванні напівпровідникових ІМС.

Характеристики ниток. Для виготовлення нитки вибирають метали з високим температурним коефіцієнтом опору, як ми зазначали вище, і стійкі по відношенню до хімічної корозії. Зазвичай це платина, вольфрам і сплави вольфраму.

Чутливі елементи повинні володіти малою тепловою інерцією, високим температурним коефіцієнтом опору, бути стійкими проти корозії. Найбільш часто застосовують спіраль з платинового дроту діаметром, приблизно рівним 002 мм, намотану на скляний капіляр і осклованих із зовнішнього боку.

Особливостями термісти-рів в порівнянні з металевими термометрами опору є більш високий температурний коефіцієнт опору (в 6 - 10 разів) і збіг його знака зі знаком температурного коефіцієнта опору розчинів електролітів. Тому схеми автоматичної температурної компенсації з використанням термісторів відрізняються від розглянутих вище схем. Вона являє собою бруківку вимірювальну схему (фіг. Rx і термістор Rt включаються в суміжні плечі. Завдання температурної компенсації зводиться до підбору параметрів схеми, при яких закон зміни опору плечей, в які включені Rx і Rt, був би однаковий. Якщо збільшення опорів цих плечей рівні за величиною і збігаються за знаком, то баланс моста при змінах температури контрольованого розчину не порушується. Для узгодження температурних коефіцієнтів опору термістора і контрольованого розчину паралельно Rt включається шунтуючі металеве опір RUI з низьким температурним коефіцієнтом, в якості якого зазвичай використовуються манганінові або Константан-ші опору.

Як чутливі елементи болометров використовуються різні матеріали з високим температурним коефіцієнтом опору.

Як чутливий елемент в цьому приладі використаний терморезистор з високим температурним коефіцієнтом опору. Терморезистор обтекается вимірюваним потоком газу, який його охолоджує, внаслідок чого опір терморезистора зменшується. У зв'язку з цим сила струму в ланцюзі збільшується.

Застосування для чутливих елементів платинової і мідної дротів обумовлено їх високим температурним коефіцієнтом опору, постійністю фізичних властивостей в часі при робочих температурах і достатню механічну міцність.

В даний час для вимірювання температури широко використовують позистора, що володіють високим температурним коефіцієнтом опору, що досягає 80% на 1 С у вузькому діапазоні температур. їх виготовляють з титану барію зі спеціально підібраними домішками, що додають їм властивості напівпровідника.

Схема комірки катарометра. Біті катарометров виготовляють з 1 атерішшв, що володіють хімічною інертністю до високим температурним коефіцієнтом опору. PtiW; W - s 3 Ів), Останні моделі КЕтарометроа монтують на тергжстрах.

У Хаустонской дослідної лабораторії фірми Texas Instruments розробляється болометр, в якому використовується високий температурний коефіцієнт опору германію, легованого галієм, при температурі 4 К.

На зовнішній стінці зовнішнього циліндра навито дві спіралі з тонких нікелевих дротів з високим температурним коефіцієнтом опору. Одна з цих спіралей служить термометром опору, а інша використовується для калібрування.

Чутливий елемент термометра опору повинен володіти рядом важливих властивостей, основним з яких є високий температурний коефіцієнт опору (а) бо, чим вище а, тим більш чутливим установка для вимірювання температури. Чутливий елемент повинен мати велике питомий електричний опір Q, щоб при малих габаритах елемент мав великий опір до початку вимірювання. Фізичні властивості матеріалу чутливого елемента повинні бути стійкими в процесі його роботи. Чутливий елемент повинен легко виготовлятися в чистому вигляді для забезпечення його взаємозамінності.

До переваг міді слід віднести дешевизну, легкість отримання її в чистому вигляді, порівняно високий температурний коефіцієнт опору х 425 - 10 - - 3 1 /град і лінійну залежність опору від температури при вимірюваних температур.

До переваг міді слід віднести дешевизну, легкість отримання її в чистому вигляді, порівняно високий температурний коефіцієнт опору а 425 - 10 - 3 1 /град і лінійну залежність опору від температури при вимірюваних температур. 
До переваг міді слід віднести дешевизну, легкість отримання її в чистому вигляді, порівняно високий температурний коефіцієнт опору а 425 - 10 - :) 1 /град і лінійну залежність опору від температури при вимірюваних температур.

В останні десятиліття увійшли до вживання платинові термометри опору, термістори жтівние резистори з високим температурним коефіцієнтом опору, виготовлені зі складних сумішей оксидів металів), термопари, а при високих температурах - прецизійні оптичні пірометри.

Чутливі елементи, що утворюють плечі мостів газоаналізаторів теплопровідності, виготовляють з хімічно стійких матеріалів з високим температурним коефіцієнтом опору. Частіше за інших для цих цілей використовують платинову дріт. Подачу аналізованого газу в вимірювальні камери виробляють, в основному, за рахунок дифузії або конвекції. Ці методи подачі газу не залежать від швидкості потоку газу і не вимагають регулювання його витрати.

Термічний перетворювач. | Схеми включення первинних перетворювачів. а - фотодіодного. б - Фоторезістівний. в - їх статичні характеристики для різних режимів роботи. Термометричний резистивний (теплової) перетворювач являє собою дротяний резистор, виконаний з матеріалу з високим температурним коефіцієнтом опору.

Катарометров зазвичай містять нитка (дріт або дроту) з будь-якого металу, переважно володіє високим температурним коефіцієнтом опору, вміщену коаксиально в простір, заповнений газом. Нитка нагрівається постійним електричним струмом. Теплопровідність навколишнього газу визначає температуру нитки і, отже, також і її опір, величина якого вимірюється.

Диференціальна вимірювальна схема газоаналізаторів по теплопровідності.

Чутливі елементи, що утворюють плечі мостів газоаналізаторів теплопровідності, виготовляють з хімічно стійких матеріалів з високим температурним коефіцієнтом опору.

Якщо необхідно виготовити піч з обмоткою з платинового дроту, то слід брати до уваги її високий температурний коефіцієнт опору.

Катарометр є осередок для вимірювання питомої теплопровідності, що містить нагріті зволікання (платинові або вольфрамові) з високим температурним коефіцієнтом опору. часто використовують чотири зволікання - дві в вимірювальної частини осередку і дві в порівняльній. Ця тяганина можуть бути прямими або згорнутими в спіраль, причому перший випадок краще, оскільки при нагріванні не відбувається помітного провисання.

Тут послідовно з постійним опором 1 в одне з плечей моста включається кілька витків дроту (з матеріалу з високим температурним коефіцієнтом опору, наприклад з нікелю), навитої на трубопровід і приймаючої температуру поточного середовища.

Поряд з вищеописаними поширені також конфорки, в яких датчиком є терморезистор, покладений поруч зі спіраллю і володіє високим температурним коефіцієнтом опору. Регулюючим елементом служать дві біметалічні пластини, причому на одну з них намотана дріт. Друга пластина компенсує вплив температури навколишнього повітря. При низьких температурах струм в ланцюзі розподіляється таким чином, що більша частина його йде через терморезистор, а менша - через додатковий нагрівач у вигляді дроту, намотаною на біметал. З підвищенням температури частка сумарного струму, що йде через терморезистор, зменшується внаслідок зростання опору, а струм в дроті на біметал збільшується. Біметал, нагріваючись, вигинається і розриває ланцюг харчування конфорки. Конфорка і біметал починають охолоджуватися, при цьому загальна ланцюг знову замикається і конфорка автоматично включається.

Оксиди нікелю і кобальту в комбінаціях з оксидами інших металів (літію, магнію, марганцю, титану та ін.) використовуються у виробництві напівпровідників, що мають дуже високі температурні коефіцієнти опору, що перевершують раз в двадцять температурні коефіцієнти опору металів. За допомогою термісторів вдається вимірювати температуру з точністю до 00005 З град. Область виміру температури такими приладами тягнеться приблизно від-70 до 300 С. Мікротермосоп-ротівленія все більше починають впроваджуватися в біологічні та медичні дослідження.

Оксиди нікелю і кобальту в комбінаціях з оксидами інших металів (літію, магнію, марганцю, титану та ін.) Використовують у виробництві напівпровідників, що мають дуже високі температурні коефіцієнти опору, що перевершують раз в двадцять температурні коефіцієнти опору металів. За допомогою термісторів вдається вимірювати температуру з точністю до 00005 С. Область виміру температури такими приладами тягнеться приблизно від - 70 до 300 С. Мікротермосопротівленія все більше починають впроваджуватися в біологічні та медичні дослідження.

Принципова схема і градуіроввчная. У такому манометре термісторного опір включається в бруківку схему, що живиться напругою, стабілізованою за допомогою газорозрядної лампи. Високий температурний коефіцієнт опору термісторів є важливою передумовою використання їх в якості датчиків, чутливих до зміни умов теплообміну. Тут в якості вимірювача і компенсатора використані бусінковие термістори діаметром 0 5 мм з дротовим токовводи. Датчики до приладів виготовляють зі скла, металу і литтєвий смоли.

На практиці застосовують також і нестандартні термометри опору - нікелеві та залізні. Нікель і залізо мають високий температурний коефіцієнт опору і високий питомий опір. Істотним недоліком нікелю і заліза є низька відтворюваність їх властивостей, викликана труднощами одержання нікелю і заліза в чистому вигляді. Крім того, нікель і залізо легко окислюються і мають складну залежність опору від температури.

З наявних в розпорядженні промисловості металів і сплавів найкращим чином відповідають перерахованим вимогам платина і мідь. Нікель і залізо, що володіють високими температурними коефіцієнтами опору, мають обмежене застосування головним чином через труднощі отримання цих металів досить вільними від домішок, щоб забезпечити відтворюваність їх електричних властивостей.

Платинові термометри застосовуються для вимірювання температури до - - 500С С, мідні - до - - 150 С. Застосування міді і платини для виготовлення термометрів обумовлюється їх високим температурним коефіцієнтом опору. Опір при О С приймається не менше 40 ом.

Терморезистором називають прилад, опір якого залежить від температури і від інших фізичних величин, функціонально з нею пов'язаних. найбільш відповідним матеріалом для виготовлення терморезисторов є напівпровідники, що володіють високим температурним коефіцієнтом опору.

Типовими КЕРМЕТ є плівки палладиевой-срібною глазурі або танталові-хромового скла. Резистори на основі цих плівок використовуються в схемах, де допустимо високий температурний коефіцієнт опору. Найбільш вдала плівка із суміші моноокиси кремнію та хрому. Вона однорідна, стабільна, має високі адгезійні властивості, високу температуроустойчівость і хороші механічні властивості. Опір плівки змінюється в широких межах залежно від складу суміші. Найкращі характеристики спостерігаються у плівок, що містять 70% хрому і 30% моноокиси кремнію. Випаровування суміші проводиться з вольфрамової спіралі при температурі 1300 - 1600 С на підкладку, нагріту до 200 - 250 С. Після напилення плівки її нагрівають в контрольованому середовищі при температурі 400 - 450 С для стабілізації параметрів.

найбільш широко застосовуваними детекторами в даний час є детектори по теплопровідності (або катарометров), відомі також під назвою Термокон-дуктометріческіх осередків. У катарометров нагріта дріт (з платини або іншого металу, що володіє високим температурним коефіцієнтом опору) поміщена в простір, заповнений газом. Теплопровідність навколишнього газу визначає температуру нитки і, отже, величину її опору. Зазвичай використовують диференціальну схему, яка здійснюється за допомогою двох однакових осередків, що представляють плечі моста Уитстона. Чистий газ-носій проходить через порівняльну осередок, а потік газу, що виходить з колонки, - через вимірювальну комірку. Міст Уитстона збалансований, коли через обидві комірки продувається чистий газ-носій. При проходженні через одну з комірок суміші газів, що володіють інший теплопровідністю, баланс порушується.

Як матеріал для нагрівачів до температури 1200 С використовуються жароміцні метали, а в печах безперервної дії, де нагрівачі ие повідомляються з атмосферою, можна застосовувати і конструкційні стали. У печах з гарячою розвантаженням нагрівачі мало змінюють свою температуру і тому звичайний недолік сталевих нагрівачів - їх високий температурний коефіцієнт опору - в значній мірі послаблюється. При температурах 1200 - 1300 С в неокислювального атмосфері одним з кращих матеріалів є графіт.

Температурна залежність опорів резисторів, сформованих на дифузійних шарах з різними значеннями питомого поверхневого опору. | Залежність номінальних значень опорів дифузійних резисторів, віднесених до одиниці довжини, від питомої поверхневого опору при різних значеннях ширини резистивного елемента. У практичних випадках, як було зазначено раніше, резистор найчастіше формують на базовому шарі транзисторної структури. Вибір цього шару є компромісне рішення між великими геометричними розмірами, які були б необхідні при використанні емітерного шару, і високим температурним коефіцієнтом опору резистора, який виходив би за дуже слабкому легуванні кремнію. Слід, однак, відзначити, що емітерний шар можна застосовувати при формуванні низькоомних резисторів.

Матеріал, який при цих температурах має ще великий температурний коефіцієнт опору, слід ретельно оберігати від будь-яких механічних деформацій, при яких може відбуватися необоротне зміна опору. Останнім часом для вимірювання низьких температур стали застосовувати також напівпровідники (наприклад, германій з добавками); деякі з них при екстремально низьких температурах мають високий температурний коефіцієнт опору.

Константи а і Ь в рівнянні Раша - Хинрихс змінюються безперервно в разі загартованого скла і більш плавно - відпаленого; при цьому величини а і Ь вище в отожженном склі, ніж в склі, в якому діють сили натягу. Дуже високий температурний коефіцієнт опору в твердому склі при плавленні різко зменшується; в рідкому склі він знижується до дуже низького, очевидно, постійного значення. За співвідношенням між опором і температурою можна легко судити про кристалізації або, навпаки, про плавленні кристалів. Фудла визначив також вплив окремих окислів на температуру такий переривчастості. I, § 107) від специфічного впливу стеклообразующих окислів.

Катарометр в розрізі. | Мостова вимірювальна схема катарометра. Катарометр надійний в роботі і простий у виготовленні. Він являє собою масивний блок з латуні або нержавіючої сталі з двома осередками, в кожній з них знаходяться чутливі нагрівальні елементи - нитки з вольфрамової або платинового дроту або термістори. Термісторами називають напівпровідникові термоопору з більш високим температурним коефіцієнтом опору в порівнянні з вольфрамовими і платиновими нитками.

Залежно зі - Тому залежність опору тер-спротиву терморезі - морезістора від температури в робочому стору і металевого інтервалі температур можна записати резистора від темпера. Однак вже розроблені і широко використовуються високочутливі терморезистори з позитивним температурним коефіцієнтом. Серед них особливе місце займають так звані позистора. У певному інтервалі температур позистор має дуже високий температурний коефіцієнт опору, що дозволяє їх широко використовувати в схемах захисту.

Поряд з ними використовують високочутливі терморезистори з позитивним температурним коефіцієнтом опору. Серед них особливе місце займають так звані позистора. У певному інтервалі температур позистор має дуже високий температурний коефіцієнт опору, тому їх широко застосовують в схемах захисту.

Найбільш придатні для виробництва термометрів опору платина і мідь. Платиновий термометр опору не окислюється, хімічно стійок при високих температурах, має порівняно високий питомий опір і високий температурний коефіцієнт опору. Основним недоліків платинового термометра опору, що обмежує його застосування, є порівняно висока вартість.

Для статичних вимірювань застосовуються датчики з матеріалу типу константан, що володіють невеликою чутливістю (близько 2), але зате мають малий температурний коефіцієнт опору. Опір таких датчиків зазвичай 100 - 200 ом. Для динамічних вимірювань з метою підвищення чутливості (до 3 - 4) застосовують датчики з сплавів типу елінвар, що володіють відносно високим температурним коефіцієнтом опору. Опір таких датчиків вибирають в 500 - 1000 ом.