Mikroelektronické praktikum - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Mikroelektronické praktikum 87Pozistory se používají jako teplotní spínače (ochrany) tepelně namáhaných součástek.Mohou též signalizovat vzrůst teploty nad určitou mez nebo pracovat ve stabilizačníchobvodech.Kromě již uvedených fotoelektrických prvků, jako jsou fotodiody a z nich odvozenédalší prvky, používají se již několik desítek let selenové fotoelektrické články. Jednuelektrodu tvoří základní ocelová niklovaná destička, druhou průsvitná vrstvička selenu svhodnými přísadami pro úpravu spektrální citlivosti.Osvětlením selenové vrstvy vzniká elektromotorické napětí. Proud nakrátko je přímoúměrný osvětlení asi do 300 lx při citlivosti kolem 0,5 mA/lx. Vnitřní odpor článku sosvětlením klesá a jeho výstupní napětí se zvětšujícim se osvětlením stoupá pomaleji než přimalém osvětlení. Maximum spektrální citlivosti se pohybuje kolem 0,5 µm. Fotoelektrickéselenové články se dříve uplatňovaly zejména v expozimetrech, fotometrech, luxmetrechapod.V šedesátých letech byly zdokonaleny fotoelektrické rezistory, jejichž odpor je výraznězávislý na osvětlení. Rezistor je tvořen vrstvičkou sirníku kademnatého na izolační podložce.Velikost odporu za tmy bývá větší než 1 MΩ, za plného osvětlení několik desítek až setohmů. Maximum spektrální citlivosti bývá posunuto do oblasti infračerveného zářeni.Fotoelektrické rezistory mají při provozu poměrně velké vlastní šumové napětí a značnousetrvačnost, která při malém osvětlení dosahuje až několika sekund. Závislost odporu naosvětleni je nelineární.5.4.4 Chlazení polovodičových součástekS používáním polovodičových součástek úzce souvisí jejich chlazení. Jak již bylouvedeno, vlastnosti polovodičových prvků výrazně závisí na jejich vnitřní teplotě. Protože jakprovozem, tak i působením vnějších vlivů jejich teplota může stoupat, musíme se postarat opřiměřené chlazení. Často samozřejmě postačí přirozený odvod tepla pouzdrem.Běžně používaný způsob chlazení spočívá v odvodu tepla do větší plochy, tzv. chladiče,a odtud odvedením do okolního prostoru. Chlazení nuceným prouděním vhodného média sepoužívá jen zřídka, hlavně u rozměrnějších součástek a větších ztrátových výkonů.Podle Obr. 5.57 si lze chlazenou součástku představitjako zdroj tepla o velikosti dané rozdílem vnitřní teploty ϑ j aokolní teploty ϑ a , tedy ϑ j - ϑ a . Tento teplotní spád je rozloženna tepelných rezistorech K 1 až K 3 , vřazených mezi zdrojtepla a okolí. Tepelný odpor rezistoru součástky je konstanta,která udává, o kolik stupňů Celsia se zvýší teplota tohotorezistoru proti okolí, je-li ohříván výkonem 1 W.Veličina K 1 představuje tepelný odpor mezi místem,kde vzniká teplo, a povrchem vlastního pouzdra; zpravidla jej udává výrobce. Veličina K 2reprezentuje odpor styku součástky s chladičem; tepelný odpor chladiče je označen jako K 3 .Označíme-li si součet odporů jako K = K 1 + K 2 + K 3 a známe-li nejvyšší přípustnouvnitřní teplotu součástky ϑ jmax a teplotu okolí ϑ a , můžeme určit největší dovolenouvýkonovou ztrátu součástky P Cmax ze vztahu:PC maxυ=jmaxK− υaObr. 5.57: Náhradní zapojenízdroje tepla a chlazení[W; °C, °C/W].