thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy trộn, chương 9

Một tính chất quan trọng của loại điện trở này là có độ nhạy nhiệt rất cao, khoảng 10 lần lớn hơn so với điện trở kim loại. Ngoài ra, hệ số nhiệt của chúng có giá trị âm và phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ. Nhiệt điện trở được làm từ hỗn hợp các ôxít bán dẫn đa tinh thể như: MgO, MgAL2O4, Mn2O3, Fe3O4, Co2O3, NiO, ZnTiO4. Để chế tạo nhiệt điện trở, các bột ô xít được trộn với nhau theo một tỷ lệ thích hợp, sau đó chúng được nén định dạng và thiêu kết ở...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy trộn, chương 9Chương 9: Nhieät ñieän trôû5.3.3.1 Ñaëc ñieåm chung Moät tính chaát quan troïng cuûa loaïi ñieän trôû naøy laø coù ñoä nhaïynhieät raát cao, khoaûng 10 laàn lôùn hôn so vôùi ñieän trôû kim loaïi.Ngoaøi ra, heä soá nhieät cuûa chuùng coù giaù trò aâm vaø phuï thuoäcmaïnh vaøo nhieät ñoä. Nhieät ñieän trôû ñöôïc laøm töø hoãn hôïp caùc oâxít baùn daãn ña tinhtheå nhö: MgO, MgAL2O4, Mn2O3, Fe3O4, Co2O3, NiO, ZnTiO4. Ñeå cheá taïo nhieät ñieän trôû, caùc boät oâ xít ñöôïc troän vôùi nhautheo moät tyû leä thích hôïp, sau ñoù chuùng ñöôïc neùn ñònh daïng vaøthieâu keát ôû 1000oC. Caùc daây noái kim loaïi ñöôïc haøn taïi hai ñieåmtreân beà maët baùn daãn ñaõ ñöôïc phuû baèng moät lôùp kim loaïi. Caùcnhieät ñieän trôû ñöôïc cheá taïo vôùi nhöõng hình daïng khaùc nhau (ñóa,hình truï, voøng…) vaø phaàn töû nhaïy caûm coù theå ñöôïc boïc moät lôùpbaûo veä hoaëc ñeå traàn. Caùc vaät lieäu thöôøng ñöôïc söû duïng coù ñieäntrôû suaát cao cho pheùp cheá taïo nhöõng ñieän trôû coù giaù trò thích hôïpvôùi moät löôïng vaät chaát nhoû vaø vôùi kích thöôùc toái thieåu (côõ mm).Kích thöôùc nhoû cho pheùp ño nhieät ñoä ôû töøng ñieåm, ñoàng thôøi donhieät dung nhoû neân toác ñoä hoài ñaùp lôùn. Ñoä oån ñònh cuûa moät nhieät ñieän trôû phuï thuoäc vaøo vieäc cheá taïonoù vaø ñieàu kieän söû duïng. Voû boïc cuûa nhieät ñieän trôû seõ baûo veä noùkhoâng bò phaù huyû hoaù hoïc vaø taêng ñoä oå ñònh khi laøm vieäc. Trongquaù trình söû duïng nhieät ñieän trôû caàn phaûi traùnh nhöõng thaêng giaùnnhieät ñoä ñoät ngoät bôûi vì ñieàu naøy coù theå daãn ñeán laøm raïn nöùt vaätlieäu. Phuï thuoäc vaøo loaïi nhieät ñieän trôû, daõi nhieät ñoä laøm vieäc coùtheå thay ñoåi töø moät vaøi ñoä tuyeät ñoái ñeán ñeán khoaûng 300 oC. Coùtheå môû roäng daõi nhieät ñoä naøy nhöng khi ñoù trò soá cuûa ñieän trôû seõgia taêng ñaùng keå khi laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao.5.3.3.2 Ñoä Daãn Cuûa Nhieät Ñieän Trôû Moät caùch toång quaùt, ñoä daãn cuûa moät chaát baùn daãn ñöôïc bieåudieãn bôûi coâng thöùc:  = q(nn + pp) (5-12) Trong ñoù n, p laø ñoä linh ñoäng vaø n, p laø noàng ñoä cuûa ñieän töûvaø loã troáng (töông öùng), q laø ñieän tích cuûa chuùng (q = 1,6.10-19c). Traùi ngöôïc vôùi tröôøng hôïp kim loaïi, ñoái vôùi baùn daãn, nhieät ñoäaûnh höôûng chuû yeáu ñeán noàng ñoä ñieän tích töï do (n,p). Söï thayñoåi cuûa nhieät ñoä laøm ñöùt moái lieân keát giöõa caùc nguyeân töû vaø daãnñeán söï hình thaønh caùc caëp ñieän töû vaø loã troáng. Soá caëp G hìnhthaønh trong moät ñôn vò thôøi gian töø moät ñôn vò theå tích ñöôïc bieåudieãn bôûi bieåu thöùc: G = A.Ta.exp(-qEi/kT) (5-13) Trong ñoù: T laø nhieät ñoä tuyeät ñoái cuûa chaát baùn daãn, Ei laø naênglöôïng caàn thieát ñeå laøm ñöùt moái lieân keát, A vaø a laø haèng soá ñaëctröng cho vaät lieäu. Tuy nhieân moät ñieän töû vaø moät loã troáng töï docoù theå taùi hôïp laïi ñeå hình thaønh moät moái lieân keát. Soá laàn taùi hôïpR trong moät ñôn vò thôøi gian töø moät ñôn vò theå tích tyû leä vôùi noàngñoä ñieän töû vaø loã troáng töï do: R = r .np (5-14) Trong ñoù: r laø heä soá taùi hôïp, vì n=p neân: R = r.n2 ÔÛ traïng thaùi caân baèng noàng ñoä ñieän tích töï do khoâng thay ñoåi: G=R nghóa laø: 1/ 2  AT a  n  r   . exp qEi / 2kT    Neáu tính ñeán aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä ñoái vôùi ñoä linh ñoäng cuûañieän töû n vaø loã troáng p thí ñoä daãn coù theå ñöôïc vieát döôùi daïngbieåu thöùc sau:  = C.Tb.exp(-/T) (5-15) Trong ñoù C vaø b laø caùc haèng soá ñaëc tröng cho vaät lieäu : b = 14  = qEi/2k Ei laø naêng löôïng lieân keát.5.3.3.3 Quan Heä Ñieän TRôû–Nhieät Ñoä Töø bieåu thöùc cuûa ñoä daãn  coù theå vieát bieåu thöùc cuûa ñieän trôû: 2 T    1 1  RT   Ro   exp      ...