Упрощенная HTML-версия
При нагревании полупроводника сопротивление движению зарядов в нем несколько
повышается вследствие тех же причин, как и у металлических проводников, но в то же время
электропроводность увеличивается за счет увеличения количества носителей зарядов (вторая
причина преобладает).
Сопротивление полупроводника
в отличие от металлов
с повышением
температуры уменьшается.
Проводник, в котором изменение сопротивления используется для измерения температуры,
называется
термометром сопротивления.
Полупроводник, в котором изменение сопротивления используется для измерения
температуры, называется
термистором (терморезистором).
Термометры сопротивления и
термисторы могут быть изготовлены в форме шарика, стержня или пластинки небольших размеров
(порядка доли миллиметра).
Наиболее часто для измерения температуры используют термисторы, для этого предварительно
g
определяют сопротивление термистора. Для измерения
сопротивления
термистора
применяется
мост
Уитстона,
состоящий из четырех сопротивлений ri ,
r
2,
r3 , r4, включенных между собой по схеме ромба (рис.
Г
12.3). Стороны ромба, включающие в себя эти
сопротивления, называются плечами моста. К точкам
А
и
Г
присоединяют источник напряжения, между точками
Б
и
В
включают чувствительный гальванометр. Если
подобрать сопротивления так, чтобы выполнялось
г\
Г
3
соотношение — = — , то потенциалы точек
Б
и
В
будут
r2
r4
Рисунок 12.3. Мост Уитстона
равными и ток в гальванометре отсутсгаует. При
нарушении этого соотношения в
гальванометре
появляется ток.
Термистор включается в одно из плеч моста Уитстона (например, на место сопротивления r 1).
Для определения сопротивления термистора, необходимо знать сопротивления r 2, r3, r 4, из которых
одно или несколько для обеспечения равновесия должны быть регулируемыми. Так как измеряемое
сопротивление определяется при значении тока в гальванометре Лг = 0, то такой мост называется
уравновешенным. Сопротивление термистора при уравновешивании моста (при отсутствии тока в
Гг
гальванометре) определится по формуле г = г
х
= -
2
-
3
. При изменении температуры термистора
Г
4
равновесие моста нарушается, в гальванометре появляется ток, и поэтому мост для каждого
измерения необходимо уравновешивать.
Для измерения температуры термометрами сопротивления и термисторами их предварительно
градуируют аналогично градуировке термопары, т. е. строят график зависимости сопротивления
R
от температуры t. Термометры сопротивления имеют линейную характеристику
R = f(t).
Существенным недостатком термистора является нелинейность его характеристики
R =f(t).
Однако
характеристики отдельных элементов отличаются высокой стабильностью во времени.
С помощью термисторов измерение температуры производится гораздо быстрее термометров
сопротивления, они значительно чувствительнее, различные размеры термисторов позволяют
измерять температуру не только на поверхности тела, но и в глубине тканей, что делает термисторы
очень удобными для медицинских и биологических исследований. Термисторы применяются также
для измерения температуры в местах, недоступных для измерения температуры ртутным
термометром (в печах, в морозильных камерах и т. п.).
Внешний вид установки для
определения температуры с помощью термопары и
терморезистора изображен на рисунке 12.4.
В крышку бани электрической 1 помещаются жидкостный термометр 2, один спай термопары
3 и терморезистор 4. Второй спай термопары 5 термоизолирован и находится при комнатной
температуре. ЭДС термопары измеряется по гальванометру 6. Сопротивление терморезистора
измеряется по мосту сопротивлений 7. Мост уравновешивается при нажатой кнопке 8 ручками
75