Лабораторная работа "Терморезистор и простейшее термореле"
Теоретический материал. В технике широко распространены терморезисторы, т. е. резисторы, сопротивление которых зависит от температуры. Их изготовляют из чистых (или с примесями) кристаллов германия и кремния. Сопротивление терморезисторов определяется числом свободных электронов, уходящих с электронных орбит в межатомное пространство. Таких электронов в чистых полупроводниках немного, например у германия при комнатной температуре 1 электрон на 109 атомов. Для увеличения электропроводимости в чистые полупроводники вводят примеси: мышьяка (донорная) или индия (акцепторная), составляющие, как правило, 10−7 доли кристалла. Полупроводники с донорными примесями имеют преобладающую электронную проводимость и называются полупроводниками n-типа. Полупроводники с акцепторными примесями имеют преобладающую дырочную проводимость и называются полупроводниками р-типа. Из чистых полупроводниковых материалов, а также из материалов с примесями изготовляют терморезисторы. Характерные особенности терморезистора можно определить с помощью опыта, схема электрической цепи которого приведена на рисунке 81. В процессе нагревания термистора над пламенем свечи показания прибора постепенно увеличиваются, с понижением температуры — уменьшаются. Главной причиной этого является тепловое движение атомов и повышение концентрации свободных носителей зарядов (электронов и дырок).
Рис. 81
Зависимость сопротивления термистора от температуры показана на рисунке 82. В отличие от такой же зависимости для металлов она не линейная.
Рис. 82
Если вместо измерительного прибора (см. рис. 81) включить в электрическую цепь чувствительное реле, то получают простейшее термореле (рис. 83). Оно представляет собой делитель напряжения: при нагревании напряжение на термисторе убывает, а на катушке реле возрастает. При определенном напряжении реле срабатывает и включает вторичную цепь с индикатором сигнализации (звонок, лампочка и др.).
Рис. 83
Цель работы: изучить зависимость сопротивления термистора от степени нагрева, собрать и привести в действие простейшее термореле. Приборы и материалы: адаптер, мультиметр М890G, термистор, электромагнитное реле, лампочка накаливания МН-6,3 В — 0,3 А. Указания к работе: 1. Мультиметр переведите в режим работы термометра с внешним датчиком (термопарой) и измерьте температуру: комнатную, между пальцами собственной руки и над баллоном лампочки, подключенной к адаптеру. 2. Мультиметр переведите в режим омметра и присоедините к его зажимам термистор (рис. 84). Измерьте сопротивление термистора при комнатной температуре, при помещении его между пальцами руки и над баллоном лампочки.
Рис. 84
4. Соберите электрическую цепь простейшего термореле (см. рис. 83). При наличии второго источника тока во вторичную цепь включите лампочку (см. рис. 83), а при отсутствии — омметр мультиметра, который и будет сигнализировать о срабатывании и отпускании реле. 5. Обсудите с родителями возможности конструирования термосигнализатора или терморегулятора для собственных хозяйственных нужд, например для овощехранилища.
