Термисторы и болометры

Терморезистор - это резистор, в котором используется зависимость сопротивления от температуры. Терморезисторы изготовляют на основе металлов и полупроводников. Термистор – это полупроводниковый терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. В термисторах используется зависимость удельной проводимости, а значит, и электрического сопротивления полупроводника от температуры. Для изготовления термисторов могут быть использованы и примесные полупроводники, и собственные.

Сопротивление термистора зависит от температуры следующим образом:

, (4.4.12)

где B = DE /2k для собственного полупроводника и B = DE_d /2k для примесного (в данном случае электронного).

Температурный коэффициент сопротивления термистора – это величина, численно равная относительному изменению его сопротивления при изменении температуры на единицу (на 1K)

. (4.4.13)

Продифференцируем (4.4.12)

, (4.4.14)

а затем найдем температурный коэффициент сопротивления

. (4.4.15)

В термисторах прямого подогрева сопротивление изменяется как под влиянием изменения температуры окружающей среды, так и под влиянием теплоты, выделяющейся при прохождении электрического тока. В терморезисторах косвенного подогрева имеется дополнительный источник теплоты - подогреватель. Подогреватель выполняют либо в виде обмотки на изоляционной трубке, внутри которой расположен сам термистор, либо в виде нити подогрева, тогда сам термистор изготовляют в виде трубки, внутри которой проходит эта нить. Терморезисторы используют в системах автоматического контроля и регулирования температуры.

Зависимость сопротивления полупроводников от температуры используется еще в одном типе приборов - болометрах. В этом случае температура изменяется при поглощении электромагнитного излучения.

Полупроводниковый болометр - это прибор, предназначенный для индикации и измерения теплового излучения (оптического или инфракрасного диапазона частот электромагнитного излучения).

Обычно болометр состоит из двух пленочных термисторов (толщиной до 10 мкм), помещенных в корпус, имеющий окно, прозрачное для излучения интересующего диапазона. Один из термисторов болометра является активным, т.е. непосредственно подвергается воздействию измеряемого излучения. Сопротивление этого термисторах изменяется в результате нагрева при облучении. Второй термистор - компенсационный - служит для компенсации возможных изменений окружающей среды. Он расположен в стороне от окна, "в тени". При измерениях эти два термистора обычно служат плечами мостовой схемы (вспомним, например, мостик Уитстона).

Полупроводниковые болометры изготовляют из различных материалов, чаще всего из германия и кремния, легированных примесями. Полупроводниковые болометры применяют в радиационных пирометрах, в системах ориентации, для бесконтактного и дистанционного измерения температуры и тому подобных целей.