1 1 exp 298 R R B T ⌈ ⌉ =

ĆWICZENIE 6A
Badanie diod i termistorów
1. Wprowadzenie
Termistorami nazywa się elementy półprzewodnikowe, których rezystancja silnie zależy od temperatury. Zależność
rezystancji od temperatury jest podstawą podziału termistorów na trzy grupy:
1. Negastory (NTC - negative temperature coefficient) - odznaczają się ujemnym współczynnikiem
temperaturowym rezystancji T od -2 do -8%/K ,
2. Pozystory (PTC - positive temperature coefficient) wykazują z kolei dodatni współczynnik temperaturowy T
od +5 do +70%/K.
Przykładowe charakterystyki termistorów NTC i PTC pokazuje rys. 1.
Rys. 1. Charakterystyki R = f(T) termistorów NTC i PTC
3. Termistory CTR (Critical Temperature Resistor) - termistory o rezystancji zmieniającej się skokowo.
Na Rys. 2 pokazano kształty charakterystyk wszystkich trzech typów.
Rys.2 Poglądowe charakterystyki rezystancyjno-temperaturowe termistorów
Termistory NTC wytwarzane są ze spieków Fe2O3-TiO2, NiO-Li2O, MgO- TiO2, MgO-Al2O3. Rezystancja termistora NTC zależy
od temperatury wg wzoru:
 1
1 
RT  R298 exp  B  

  T 298  
(1)
gdzie: RT – rezystancja w temperaturze T [K], R298 – rezystancja w temperaturze 298K (25OC) podawana w katalogu producenta
często jako R25, B –stała podawana w katalogach.
Decydującą role w przewodzeniu prądu przez termistor odgrywa bariera potencjału na granicy ziaren spieku.
2. Charakterystyki napięciowo-prądowe termistora
Rys. 3. Poglądowe kształty charakterystyk napięciowo-prądowych termistorów NTC oraz PTC
3. Przebieg ćwiczenia
3.1. Pomiar charakterystyk termistora
1. Skonfigurować zasilacz dla zakresu 60V (praca szeregowa)
2. Ustawić na zasilaczu napięcie zadane 60V, zmieniając ograniczenie prądowe zasilacza od 0 do 3A (co 100mA
lub co 200mA) odczytywać kolejno spadki napięcia na termistorze
3. Sporządzić charakterystykę U=f(I) i określić typ badanego termistora (NTC, PTC, CTR)
4. Przy stałym płynącym prądzie 1A podgrzewać termistor w komorze termicznej od temperatury pokojowej do
70oC i odczytywać spadek napięcia dla zmieniającej się temperatury
5. Na podstawie pkt. 4 sporządzić charakterystykę R=f(T), temperaturę przeliczyć w [K]
3.2. Pomiar charakterystyk diod
1. Pomiar charakterystyki diody - próba nieniszcząca, należ określić parametry znamionowe badanego
elementu (np. szybka dioda 30V, 200mA)
2. Ustawić zakres napięcia oraz ograniczenie prądowe zasilacza laboratoryjnego zgodnie z parametrami
badanego elementu (np. zakres od 0 do 30V oraz ograniczenie prądowe na 300mA)
3. Sporządzić charakterystykę U=f(I), określić spadek napięcia na diodzie
4. Sporządzić charakterystyki diody w temp. 50 oC oraz 70 oC i przeanalizować zmiany charakterystyki
5. Określić na podstawie uzyskanych charakterystyk czy badana dioda ma ujemny czy dodatni współczynnik
temperaturowy rezystancji
6. Dokonać pomiaru diody świecącej – podanej przez prowadzącego, próba niszcząca – aż do przepalenia diody
4. ZASTOSOWANIE TERMISTORÓW
Termistory PTC, których rezystancja rośnie ze wzrostem temperatury mogą być stosowane w układach kontroli prądu
płynącego przed diody LED. Ma to szczególne znaczenie w diodach LED dużej mocy i systemach samochodowych np. w układach
kontroli świateł stopu. Zbyt wysoka temperatury pracy diody LED powoduje skrócenie jej czasu eksploatacji. By ograniczyć jej
temperaturę pracy stosuje się rezystory stałe. Takie rozwiązanie nie pozwala jednak w pełni wykorzystać maksymalną jasność
świecenia diody LED. Zastosowanie termistora PTC pozwala na zwiększenie jasności świecenia gdy dioda jest jeszcze zimna, a gdy
jej temperatura rośnie, termistor PTC zaczyna ograniczać prąd płynący przez diodę – tym samym dioda pracuje w dopuszczalnym
zakresie prądów dla danej temperatury.
Ograniczniki prądu rozruchu PTC znajdują zastosowanie do wygładzania prądów ładowania kondensatorów sprzęgających
DC ( DC-link ) w układach przekształtników i zastępują ceramiczne rezystory mocy. Zastosowanie termistora PTC ogranicza straty
w układzie w momencie ładowania kondensatorów oraz stanowi zabezpieczenie przed uszkodzeniem półprzewodnikowych
elementów energoelektronicznych w przypadku uszkodzenia kondensatora w sprzęgu DC
Termistory NTC stosuje się w układach elektronicznych zasilaczy impulsowych do ograniczenia prądu ładowania
kondensatorów. W momencie załączenia mają dużą rezystancję. Po podgrzaniu wewnętrznym płynącym przez nie prądem
rezystancja ich spada i nie stanowią dłużej źródła strat w obwodzie.
5. ZAGADNIENIA
1.
2.
Omówić rodzaje i charakterystyki termistorów.
Omówić zastosowanie termistorów.