Chương 9: Nhiệt điện trở
5.3.3.1 Đặc điểm chung
Một tính chất quan trọng của loại điện trở này là có độ nhạy
nhiệt rất cao, khoảng 10 lần lớn hơn so với điện trở kim loại.
Ngoài ra, hệ số nhiệt của chúng có giá trò âm và phụ thuộc
mạnh vào nhiệt độ.
Nhiệt điện trở được làm từ hỗn hợp các ôxít bán dẫn đa tinh
thể như: MgO, MgAL
2
O
4
, Mn
2
O
3
, Fe
3
O
4
, Co
2
O
3
, NiO, ZnTiO
4
.
Để chế tạo nhiệt điện trở, các bột ô xít được trộn với nhau
theo một tỷ lệ thích hợp, sau đó chúng được nén đònh dạng và
thiêu kết ở 1000
o
C. Các dây nối kim loại được hàn tại hai điểm

n
, 
p
là độ linh động và n, p là nồng độ của điện tử
và lỗ trống (tương ứng), q là điện tích của chúng (q = 1,6.10
-19
c).
Trái ngược với trường hợp kim loại, đối với bán dẫn, nhiệt độ
ảnh hưởng chủ yếu đến nồng độ điện tích tự do (n,p). Sự thay
đổi của nhiệt độ làm đứt mối liên kết giữa các nguyên tử và dẫn
đến sự hình thành các cặp điện tử và lỗ trống. Số cặp G hình
thành trong một đơn vò thời gian từ một đơn vò thể tích được biểu
diễn bởi biểu thức:
G = A.T
a
.exp(-qE
i
/kT)
(5-13)
Trong đó: T là nhiệt độ tuyệt đối của chất bán dẫn, E
i
là năng
lượng cần thiết để làm đứt mối liên kết, A và a là hằng số đặc
trưng cho vật liệu. Tuy nhiên một điện tử và một lỗ trống tự do
có thể tái hợp lại để hình thành một mối liên kết. Số lần tái hợp
R trong một đơn vò thời gian từ một đơn vò thể tích tỷ lệ với nồng
độ điện tử và lỗ trống tự do:
R = r .np
(5-14)
Trong đó: r là hệ số tái hợp, vì n=p nên:

thí độ dẫn có thể được viết dưới dạng
biểu thức sau:

 = C.T
b
.exp(-
/T)
(5-15)
Trong đó C và b là các hằng số đặc trưng cho vật liệu :
b = 1
4
 = qE
i
/2k
E
i
là năng lượng liên kết.
5.3.3.3 Quan Hệ Điện TRở–Nhiệt Độ
Từ biểu thức của độ dẫn  có thể viết biểu thức của điện trở:

 










o
. Do vậy có thể
biểu diễn độ nhạy dưới dạng:

2
T
bT
R





(5-17)
nh hưởng của hàm mũ đến điện trở chiếm ưu thế hơn cho
nên điện trở được viết lại dưới dạng:

 













C, tương ứng
với
 = 2600K và b =3,6.
R
(T)
1M
100k
10k
1k
100
10
0.002
0.004
0.003
0.005
1/T
500
400
300
250
200
T
a)
Hình 5.1a Đặc trưng điện trở của nhiệt điện trở.
T(K)
400
350
300
250200
0.08

chính xác của điện trở phụ thuộc vào thiết bò đo.