B » D'/2k

Значительная часть термисторов, выпускаемых промышленностью, изготавливают из поликристаллических окисных полупроводников, в которых преобладает ионная связь. Электропроводимость этих материалов отличается от электропроводимости ковалентных полупроводников. Как правило, полупроводники являются окисью так называемых переходных металлов (от Ti до Zn в таблице Менделеева), для которых характерно наличие незаполненных электронных оболочек и переменная валентность. В результате при образовании окисла при определенных условиях (наличие примесей, отклонение от стехиометрии) в одинаковых кристаллографических положениях оказываются ионы с разными зарядами. Обменом электронами между этими ионами объясняется электропроводимость окисных полупроводников. Так как энергия, необходимая для такого обмена невелика, все электроны (или дырки), которые могут переходить от одного поля к другому, можно считать свободными носителями заряда, а их концентрацию постоянной при температурах в рабочем для термистора диапазоне.

Из-за сильного взаимодействия носителей заряда с ионами, подвижность носителей в окисном полупроводнике оказывается довольно низкой и экспоненциально возрастающей с ростом температуры, т.е. зависимость сопротивления окисного полупроводника такая же, как у ковалентных полупроводников (1), но коэффициент температурной чувствительности характеризует в этом случае изменение подвижности носителей заряда, а не изменение их концентрации.

В окислах ванадия V₂О₄ и V₂О₃ при температурах фазовых превращений (68°С и -110°С) наблюдается увеличение проводимости на несколько порядков. На основе этих окислов созданы термисторы с очень большим температурным коэффициентом сопротивления.

Металлический болометр. Металлы имеют положительный термический коэффициент сопротивления, т. е. их сопротивление увеличивается с ростом температуры. Они обладают меньшей чувствительностью, поэтому тепловой нагрев не способен привести к сгоранию металлического болометра. Применяемые металлы - никель Ni, висмут Bi, золото Ag и платина Pt. Пленка металла очень тонкая (напыление) для уменьшения теплоемкости чувствительного слоя и увеличения быстродействия приемника. Из-за сильного отражения металлами света необходимо наносить на их поверхность золотую или платиновую чернь, которая поглощает излучение. Как и термисторные, большинство металлических болометров работают при комнатной температуре.

Криогенные болометры. К ранним типам таких приборов относятся угольные болометры. Они состоят из угольного резистора на медной медной подложке, охлаждаемой жидким He. Благодаря большому температурному коэффициенту сопротивления и малой теплоемкости угольных резисторов, многие болометры имеют высокую чувствительность. В последнее время в качестве чувствительных элементов применяют Ge:Ga; Ge:In; Si:In, TeSe, IuSb. Достоинства этих болометров: Т_раб=4,2К, высокая чувствительность, широкая область спектральной чувствительности, низкий уровень шумов и хорошая воспроизводимость.

Сверхпроводящие болометры. Привлекли к себе интерес из-за сильной зависимости их сопротивления от температуры вблизи точки перехода сверхпроводящее состояние. Температура болометра поддерживается несколько меньше температуры перехода в сверхпроводящее состояние, поэтому небольшое ее повышение, обусловленное поглощением внешнего излучения вызовет очень большое изменение сопротивления и выходной сигнал будет очень большим. Наибольшую сложность вызывают обеспечение стабилизации температуры вблизи точки перехода в сверхпроводящее состояние и трудности, связанные со слабым поглощением ИК излучения в сверхпроводниках.

Сверхиндуктивные болометры используют эффект увеличения индуктивности сверхпроводящих тонких пленок при переходе через критическую температуру. Сверхпроводящие болометры на этом эффекте с применением пленки Al показал высокую чувствительность при Т=2К.

Криогенные, сверхпроводящие и сверхиндуктивные болометры используются для дальней ИК области спектра и особенно широко применяются в астрономии.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 124; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!