Упрощенная HTML-версия
пропорционально
разности температур
нагретого и холодного концов термопары. Недостатком
термопары является то, что она не позволяет измерять непосредственно температуру среды. При
измерении высоких температур температурой холодного спая можно пренебречь. При измерении
невысоких температур пренебречь температурой холодного спая уже нельзя.
Если холодный спай помещают в термос с тающим льдом (0 0С), шкала прибора может быть
градуирована непосредственно в градусах температуры нагретого спая. В противном случае надо
вносить поправку на температуру холодного спая.
Процессы, происходящие на контакте двух полупроводников, аналогичны процессам,
происходящим на контакте двух проводников.
Два спаянных
между собой
полупроводника
называются полупроводниковой термопарой.
Для изготовления полупроводниковой термопары
используют полупроводники с различной проводимостью: электронной и дырочной. Различная
проводимость полупроводников обеспечивает значительно большее значение термо-э.д.с. по
справнению с темро-э.д.с. металлической темропары, следовательно, полупроводниковая термопара
имеет больший коэффициент чувствительности.
Для измерения температур термопару предварительно градуируют.
Градуировка термопары
-
это построение графика зависимости термоэлектродвижущей силы от температуры. Градуировка
термопары производится по известным температурам, например по температурам плавления и
кипения различных веществ. Градуировка также производится по показаниям эталонной термопары,
термометра или другого термодатчика, градуировка которого точно известна. Данные градуировки
заносятся в таблицу, по которой строится график. По графику можно найти значения температур при
последующем использовании термопары.
При изменении температуры среды изменяется не только э.д.с. термопары, но и сопротивление
проводников и полупроводников, что может служить мерой температуры среды.
Основное различие между полупроводниками и металлами заключается в том, что они имеют
различную пространственную решетку, и, следовательно, различную концентрацию свободных
электронов. Концентрация свободных электронов в металлах достаточно высокая и практически не
зависит от температуры. В полупроводниках, где физическими носителями зарядов также являются
свободные электроны, их концентрация при обычных температурах в миллионы раз меньше, однако,
внешние воздействия, особенно нагревание, повышает концентрацию свободных электронов в сотни
и даже тысячи раз.
Движение зарядов под действием сил электрического поля (напряжения) начинается сразу по
всей цепи, однако скорость движения зарядов в самих проводниках невелика и зависит от их
природы. В металлах (проводниках) движение электронов тормозится столкновениями их с
положительными ионами, расположенными в узлах пространственной решетки, которые находятся
только в тепловом колебательном движении около среднего положения. При столкновении
электроны теряют скорость, приобретенную под действием сил поля. Средняя скорость
поступательного движения их уменьшается, а кинетическая энергия передается ионам и усиливает
их тепловое движение (проводник нагревается). Это явление характеризуется как сопротивление
проводника электрическому току. Следовательно, сила тока прямо пропорциональна средней
скорости перемещения электронов, которая прямо пропорциональна напряжению, приложенному к
концам данного участка проводника, и обратно пропорциональна величине сопротивления (закон
Ома для участка цепи).
Сопротивление металлических проводников с повышением температуры увеличивается.
При повышении температуры повышается интенсивность колебательного движения ионов,
образующих пространственную решетку металла, и столкновения электронов с ними учащаются, что
затрудняет их движение. Если обозначить
Rt
- сопротивление при температуре
t, R0
- при
температуре
t0
и
а
- температурный коэффициент, показывающий, на какую часть исходной
величины увеличивается сопротивление данного проводника при повышении температуры на 1 С,
то:
Rt =
Rg [1 ^
a ( t —
tg)].
(12.2)
74