Терморезисторы. Терморезистор (термистор) – это полупроводниковый резистор, для которого характерна зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры

Терморезистор (термистор) – это полупроводниковый резистор, для которого характерна зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры.

Различают два типа терморезисторов:

- терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС<0);

- терморезисторы с положительным ТКС (ТКС>0).

У терморезисторов с отрицательным ТКС происходит уменьшение сопротивления полупроводника с увеличением температуры, что может быть обусловлено следующими причинами:

1. увеличением концентрации носителей заряда.

Температурная зависимость концентрации носителей заряда в примесном полупроводнике состоит из трех участков (рис.3.19). Ясно, что за счет зависимости n(Т) примесные полупроводники обладают отрицательным ТКС в диапазонах температур примесной электропроводности, когда не все примеси ионизированы (рис.3.19, уч.1), и собственной электропроводности, когда концентрация носителей заряда изменяется из-за ионизации собственных атомов полупроводника (рис.3.19, уч.3).

Рис.3.19. Температурная зависимость концентрации носителей заряда в примесном полупроводнике в координатах ln n = f ()

В обоих диапазонах температурная зависимость сопротивления описывается формулой: ,

где В - коэффициент температурной чувствительности, равный

- для участка 1

и - для участка 3.

Зная В, можно определить ТКС: .

Такие терморезисторы могут изготавливаться из монокристаллов ковалентных полупроводников: Si, Ge, GaAs, SiC и других. Однако, ТКС участка 1 недостаточно велико, а область 3 начинается со слишком высоких температур.

2. Увеличение подвижности носителей заряда

Как известно, этот эффект присущ полупроводникам с прыжковой электропроводностью, где с повышением температуры увеличивается вероятность перескоков носителей заряда между локализованными состояниями.

Основная часть терморезисторов изготавливается из поликристаллических (керамических) полупроводников на основе оксидов переходных металлов (от Тi до Zn). Они отличаются сравнительно большими значениями ТКС порядка сотых долей К^-1.

Электропроводность оксидных полупроводников с преобладающей ионной связью между атомами качественно отличается от электропроводности ковалентных полупроводников. Для металлов переходной группы характерно наличие незаполненной 3d-оболочки и способность принимать разную валентность.

При синтезе материала в одинаковых кристаллографических положениях оказываются ионы с разной валентностью (зарядами). Электропроводность в этом случае обусловлена обменом электронами между соседними ионами, например, в случае оксида Fe, возможен переход электрона от Fe⁺² к иону Fe⁺³:

Fe⁺² + Fe⁺³ → Fe⁺³ + Fe⁺²

Дата добавления: 2015-05-09