Вольтаические сенсоры. Сенсоры на диодах и биполярных транзисторах
Набор для практики
Вопросы для самопроверки
- Что такое "вольтаические" сенсоры? По какому принципу их классифицируют?
- Что такое "термопара"? Какое физическое явление лежит в основе её работы?
- Что такое "пьезоэлемент"? Какое физическое явление лежит в основе его работы?
- Что такое "пьезоэлектрический резонатор"? Почему его можно применить в качестве датчика силы (давления, деформации)?
- Как функционирует датчик Холла?
- Почему полупроводниковый диод можно использовать в качестве датчика температуры?
- Что такое "фотодиод"? От чего зависит его спектральная чувствительность?
- Назовите основные режимы работы фотодиодов.
- Что такое "фотодиод Шотки"? Где и для чего их применяют?
- Каковы преимущества фототранзисторов перед фотодиодом? И наоборот.
Упражнения
Упражнение 9.1. Установите соответствие между перечисленными в таблице видами фотовольтаических сенсоров и физическим фактором, под влиянием которого в нем возникает и изменяется электродействующая сила (ЭДС):
Упражнение 9.2.
Вариант 1. Какую температуру имеет горячий спай термопары хромель/алюмель \[ (\alpha= 39,0 \text{ мкВ/К}) \] , если её холодный спай находится при температуре 20 \[ \deg \] С, а регистрируемая термо-ЭДС составляет 48,00 мВ?
Вариант 2. Горячий спай термопары медь/константан \[ (\alpha = 45,0 \text{ мкВ/К}) \] находится при температуре 400 \[ \deg \] С, а её холодный спай – при температуре 10 \[ \deg \] С. Рассчитайте измеряемую термо-ЭДС.
Вариант 3. Какую температуру имеет холодный спай термопары железо/константан \[ (\alpha = 55,0 \text{ мкВ/К}) \] , если её горячий спай находится при температуре 782 \[ \deg \] С, а регистрируемая термо-ЭДС составляет 42,3 мВ?
Вариант 4. Рассчитайте коэффициент термо-ЭДС термопары платина/родий, если ее холодный спай находится при температуре 22 \[ \deg \] С, горячий спай – при температуре 1782 \[ \deg \] С, а регистрируемая термо-ЭДС составляет 20,6 мВ?
Упражнение 9.3. Объясните, почему для измерения сил и давлений на практике предпочитают использовать не отдельные пьезоэлементы, а пьезоэлектрические резонаторы? Как устроен пьезоэлектрический резонатор, и чем он отличается от пьезоэлемента? Можно ли пьезоэлектрический резонатор отнести к классу механических сенсоров?
Упражнение 9.4. Используя формулу (9.2), постройте семейство вольтамперных характеристик полупроводникового диода в диапазоне значений \[ i \] от – 1 мкА до + 1 мА при температурах –100 \[ \deg \] С, –50 \[ \deg \] С, 0 \[ \deg \] С, +50 \[ \deg \] С и +100 \[ \deg \] С, приняв значение \[ e/k = 1,16\times 10^4 В^{–1}К \] и \[ i_0 = 1 \text{ мкА} \] . Постройте зависимость падения напряжения на диоде от температуры при токе \[ i = 400 \text{ мкА} \] и зависимость тока фотодиода от температуры при напряжении на диоде \[ U = +0,1 \text{В} \] .
Упражнение 9.5. Используя формулу (9.3), постройте семейство вольтамперных характеристик полупроводникового диода в диапазоне значений \[ i \] от – 1 мкА до + 1 мА при значениях освещенности \[ \Phi = 0, 50, 100 \text{ и } 200 \text{ лк} \] , приняв значения \[ (e/k) = 1,16\times 10^4 В^{–1}К, (\eta e) = 0,1 \text{ мкА/лк} \] и \[ i0 = 1 \text{ мкА} \] .
Упражнение 9.6. Установите соответствие между перечисленными в таблице видами диодов и целями, для достижения которых они разработаны: