LI NÓ IU
1.4.1.5.Cm bin quang phát x
Trong lo i c m bi n này, s6 bi n Ei tín hi"u quang thành tín hi"u i"n th6c hi"n c nh7 hi"n t ng quang phát x i"n t' (e)ra kh@i v!t li"u photocatot (bia ch/n b5c x ánh sáng). S3 l ng các i"n t' phát x tM l" v:i s3 photon chi u vào photocatot. Các i"n t' s% c(p t o dòng catot, sau ó có th# :
- Thu gom tr6c ti p b)ng anot (t bào quang i"n chân không) - Ion hoá ch(t khí ( èn ion khí)
- Phát x th5 c(p kèm theo s6 khu ch i dòng th5 c(p (nhân quang) 1.4.1.5.1.C ch ho t ng và v t li u ch t o
Trong m$t quá trình phát x , c% ch phát x x y ra theo ba giai o n: - H(p th photon và gi i phóng i"n t' bên trong v!t li"u, - i"n t' v-a c gi i phóng di chuy#n n b. m*t, - i"n t' thoát kh@i b. m*t v!t li"u photocatot. Các v!t li"u s' d ng làm photocatot:
- AgOCs nh y t- vùng h&ng ngo i
- Cs3Sb, (Cs)Na2KSb và K2CsSb nh y v:i ánh sáng nhìn th(y và vùng t' ngo i - Cs2Te, Rb2Te và CsT chL nh y trong vùng t' ngo i
1.4.1.5.2.T bào quang i n chân không
T bào quang i"n chân không là m$t 3ng hình tr có m$t c'a sE trong su3t c hút chân không t:i áp su(t 106 ÷ 108 mmHg. Trong 3ng *t m$t catot có kh n;ng phát x khi c chi u sáng và m$t anot. Hình d ng và v0 trí c a các i"n c6c này c thi t k m$t m*t # m b o cho catot có th# h(p th t3i a thông l ng ánh sáng chi u t:i mà không b0 anot che t3i, m*t khác # sao cho anot thu c t3i a l ng i"n t' phát x t- anot. Trên hình 1.15 bi#u diIn s% & c(u t o c a t bào quang i"n chân không. S% & m ch i"n c a nó bi#u diIn trên hình 1.16a. S6 thay
Ei c a dòng anot Ia ph thu$c i"n th anot-catot Vak bi#u diIn trên hình 1.16b.
a) b)
Hình 1.16 : S " t ng ng (a) và c tr ng dòng- th c a t bào
quang i n chân không (b)
1.4.2. C M BI N NHI)T
Trong t(t c các i l ng v!t lý, nhi"t $ là m$t trong nh?ng i l ng c quan tâm nhi.u nh(t. Vì nhi"t $ có vai trò quy t 0nh trong nhi.u tính ch(t c a v!t ch(t. M$t trong nh?ng *c i#m tác $ng c a nhi"t $ là làm thay Ei m$t cách liên t c các i l ng ch0u s6 nh h ng c a nó. Tuy nhiên, # o c chính xác tr0 s3 c a nhi"t $ là v(n . không %n gi n. B i v!y, trong nghiên c5u khoa h,c, trong công nghi"p và 7i s3ng hàng ngày vi"c o nhi"t $ là r(t c n thi t.
Có nhi.u cách o nhi"t $, trong ó có th# li"t kê các ph %ng pháp chính :
- Ph %ng pháp quang d6a trên s6 phân b3 phE b5c x nhi"t do dao $ng nhi"t (hi"u 5ng Doppler)
- Ph %ng pháp d6a trên s6 giãn n c a v!t r/n, c a ch(t l@ng ho*c ch(t khí (v:i áp su(t không Ei), ho*c d6a trên t3c $ âm.
- Ph %ng pháp d6a trên s6 ph thu$c c a i"n tr vào nhi"t $, hi"u 5ng Seebeck, ho*c d6a trên s6 thay Ei t n s3 dao $ng c a th ch anh.
1.4.2.1. Thang nhi t
Thang nhi"t $ nhi"t $ng h,c tuy"t 3i (thang Kelvin): Thang Kelvin, %n v0 là K. Trong thang Kelvin này ng 7i ta gán cho nhi"t $ c a i#m cân b)ng c a ba tr ng thái n :c -n :c á- h%i m$t giá tr0 s3 b)ng 273,15K. T- thang nhi"t $ nhi"t $ng
h,c tuy"t 3i ng 7i ta ã xác 0nh các thang m:i là thang Celsius và thang Fahrenheit (b)ng cách d0ch chuy#n các giá tr0 nhi"t $).
Thang Celsius: Trong thang o này %n v0 nhi"t $ là (0C), m$t $ Celsius b)ng m$t $ Kelvin. Quan h" gi?a nhi"t $ Celsius và nhi"t $ Kalvin c xác 0nh b i bi#u th5c:
T (0C) = T (K) – 273, 15 [4-76]
Thang Fahrenheit: %n v0 nhi"t $ là Fahrenheit (0F)
T (0C) = { } 9 5 32 ) (0 − F T [4-76] T (0F) = 5 9T (0C) + 32 [4-76]
Trong b ng 1.1 ghi các giá tr0 t %ng 5ng c a m$t s3 nhi"t $ quan tr,ng các thang o khác nhau : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
B ng 1.1
Nhi"t $ Kelvin (K) Celsius (0C) Fahrenheit (0F)
i#n 0 tuy"t 3i 0 -273.15 -459.67 HDn h p n :c – n :c á 273.15 0 32 Cân b)ng n :c- n :c á- h%i n :c 273.16 0.01 32.018 N :c sôi 373.15 100 212 1.4.2.2. o nhi t b*ng i n tr 1.4.2.2.1. i n tr kim lo i * Giá tr i n tr và kích th c dây
M$t cách tEng quát, s6 thay Ei nhi"t c a m$t i"n tr ∆R = R.αR.∆T sH gây nên m$t i"n áp o Vm = ∆R.i, trong ó i là dòng i"n ch y qua i"n tr . Thông th 7ng i c gi:i h n gía tr0 m$t vài mA # tránh làm nóng u o. # có $ nh y cao ph i s' d ng các i"n tr t %ng 3i l:n. Mu3n v!y ph i:
+ Gi m ti t di"n dây, vi"c này b0 gi:i h n vì ti t di"n càng nh@ thì dây càng dI b0 5t.
+ T;ng chi.u dài dây, vi"c này cGng b0 gi:i h n vì t;ng chi.u dài dây thì làm t;ng kích th :c c a i"n tr .
* Ch n kim lo i:
D6a vào d i nhi"t c n o và tính ch(t *c bi"t khác ng 7i ta th 7ng làm i"n tr b)ng Pt, Ni. ôi khi còn dùng Cu, W # ch t o i"n tr .
Platin (Pt) có th# ch t o v:i $ tinh khi t r(t cao (99,99%). i.u này cho phép t;ng
$ chính xác c a các tính ch(t i"n c a v!t li"u. Ngoài ra tính tr% hoá h,c, s6 En
0nh trong c(u trúc tinh th# c a platin m b o s6En 0nh c a các *c tính d n i"n c a i"n tr ch t o t- v!t li"u này. Platin có d i nhi"t $ r$ng T= -2000C ÷ 10000C n u v@ b o v" cho phép.
Nikel (Ni) có $ nh y nhi"t cao h%n platin nhi.u. i"n tr c a nikel 1000C l:n g(p 1,617 l n so v:i giá tr0 00C. 3i v:i platin thì 1,385 l n. Nikel là ch(t có hoá tính hoá h,c cao, dI b0 oxi hoá khi nhi"t $ làm vi"c t;ng i.u này làm gi m tính En
0nh và h n ch d i nhi"t c a nó. Nikel làm vi"c nhi"t $ th(p h%n 250 0C.
&ng (Cu) c s' d ng trong m$t s3 tr 7ng h p vì s6 thay Ei nhi"t c a các i"n tr ch t o b)ng &ng có $ tuy n tính cao. Tuy nhiên, &ng có ho t tính hoá h,c l:n nên &ng c s' d ng nhi"t $ d :i 1800C và có i"n tr su(t nh@ nên mu3n có i"n tr l:n thì dây &ng ph i dài.
Wonfram (W) có $ nh y cao h%n so v:i platin khi nhi"t $ d :i 100K và nó có th#
c s' d ng nhi"t $ cao h%n v:i $ tuy n tính t3t h%n. Wonfram có th# ch t o các s i dây r(t m nh # làm i"n tr có tr0 s3 cao ho*c t3i thi#u hoá kích th :c i"n tr . Tuy nhiên wonfram có $En 0nh th(p h%n platin và khó tri"t tiêu 5ng su(t Trong b ng 1.2 li"t kê m$t s3 *c tr ng v!t lý quan tr,ng c a các v!t li"u th 7ng dùng ch t o i"n tr . Các ký hi"u trong b ng có ý ngh1a nh sau: Tf – nhi"t $ nóng ch y c – nhi"t l ng riêng 20 0C λt – $ d n nhi"t αl – h" s3 giãn n tuy n tính ρ - i"n tr su(t 20 0C αρ -h" s3 nhi"t $ c a i"n tr su(t 20 0C B ng 1.2 Cu Ni Pt W Tf (0C) 1083 1453 1769 3380 c (J0C-1kg-1) 400 450 135 125 λt (W0C-1m-1) 400 90 73 120 αl (0C-1) 16, 7.10-6 12, 8.10-6 8, 9.10-6 6.10-6 ρ (Ωm) 1, 72.10-8 10.10-8 10, 6.10-8 5, 52.10-8 αρ (0C-1) 3, 9.10-3 4, 7.10-3 3, 9.10-3 4, 5.10-3
* Nhi t k b m t
Nhi"t k b. m*t dùng # o nhi"t $ trên b. m*t c a v!t r/n. Nó c ch t o b)ng ph ng pháp quang kh/c và s' d ng v!t li"u làm i"n tr là Ni, Fe-Ni ho*c Pt. Chi.u dày l:p kim lo i kho ng vài µm và kích th :c nhi"t k kho ng 1cm2.Các *c tr ng chính c a nhi"t k b. m*t nh sau:
+ $ nh y αR : ~5.10-3 /0C 3i v:i tr 7ng h p Ni và Fe-Ni ~4.10-3 /0C 3i v:i tr 7ng h p Pt
+ D i nhi"t $ s' d ng: T- -1950C n 2600C (Ni, Fe-Ni) T- -2600C n 14000C (Pt) Trên hình 1.17 bi#u diIn m$t nhi"t k ti p xúc b. m*t
Hình 1.17 : Nhi t k b m t
Hình 1.18: Nhi t k dùng i n tr Pt 1.4.2.2.2. Nhi t i n tr
M$t tính ch(t quan tr,ng c a lo i i"n tr này là có $ nh y nhi"t r(t cao (l:n h%n 10 l n so v:i i"n tr kim lo i). H" s3 nhi"t c a chúng có giá tr0 âm và ph thu$c
m nh vào nhi"t $. Nhi"t i"n tr c làm t- hDn h p các oxit bán d n a tinh th#
nh : MgO, MgAl2O4, Mn2O3, Fe3O4, Co2O3, NiO, ZnTiO4.
# ch t o nhi"t i"n tr , các b$t oxit c tr$n v:i nhau theo m$t tM l" thích h p, sau ó chúng c nén 0nh d ng và thiêu k t nhi"t $ 1000 0C. $En 0nh ph thu$c vào vi"c ch t o nó và i.u ki"n s' d ng. V@ b,c c a nhi"t i"n tr sH b o v"
nó không b0 phá huM hoá h,c và t;ng $ En 0nh khi làm vi"c. Trong quá trình s'
d ng c n ph i tránh nh?ng th;ng gián nhi"t $ $t ng$t vì nó có th# làm r ng n5t v!t li"u.
Hình 1.19: M i quan h gi$a i n tr và nhi t 1.4.2.2.3. i n tr silic (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ây là m$t i"n tr bán d n, nó khác v:i nh?ng nhi"t i"n tr nói trên nh?ng i#m sau: + H" s3 nhi"t $ c a i"n tr su(t có giá tri d %ng, kho ng 0, 7% / 0C 25 0C . S6 thay Ei nhi"t c a nó t %ng 3i nh@ nên có th# tuy n tính hoá *c tuy n c a c m bi n trong vùng nhi"t $ làm vi"c (h.1.20) b)ng cách m/c thêm m$t
i"n tr ph (song song ho*c n3i ti p tuP thu$c vào m ch o).
Các i"n tr silic c ch t o b)ng công ngh" khu ch tán t p ch(t vào %n tinh th#
silic. S6 thay Ei nhi"t c a i"n tr su(t c a silic ph thu$c vào n&ng $ pha t p và vào nhi"t $.
N u nhi"t $ nh@ h%n 1200C, i"n tr su(t t;ng khi nhi"t $ t;ng do $ linh $ng c a h t t i gi m mà n&ng $ c a chúng trên th6c t l i không Ei. N&ng $ không
Ei c t o ra do pha t p, nó l:n h%n r(t nhi.u so v:i n&ng $ gây nên b i s6 ion hoá (hình thành c*p i"n t'- lD tr3ng). H" s3 nhi"t $ c a i"n tr càng nh@ khi pha t p càng m nh.
Khi nhi"t $ l:n h%n 120 0C, i"n tr su(t gi m khi nhi"t $ t;ng. Quá trình ion hoá do nhi"t (chuy#n m5c c a i"n t' t- vùng hoá tr0 lên vùng d n) chi m u th làm cho n&ng $ h t t i t;ng lên l:n h%n là n&ng $ pha t p: ây là tr 7ng h p bán d n riêng.
Hình 1.20 : S ph thu c nhi t c a i n tr silic
1.4.2.3. o nhi t b*ng iot và tranzitor
1.4.2.3.1. c i m chung – nh y nhi t
Có th# o nhi"t $ b)ng cách s' d ng linh ki"n nh y c m là iot ho*c tranzitor m/c theo ki#u iot (n3i B và C) phân c6c thu!n v:i I không Ei (hình1.21). i"n áp gi?a hai c6c sH là hàm c a nhi"t $.
S = dT dV [4-98] a) b) c) Hình 1.21 : Các linh ki n s d ng làm c m bi n nhi t
a) iot; b) tranzito m%c theo ki u iot; c)c p tranzito m%c theo ki u iot Giá tr0 c a $ nh y nhi"t cF -2,5 mV/0C. Ngoài ra, cGng gi3ng nh i"n áp V, $
nh y nhi"t có th# ph thu$c vào dòng ng c I0. Dòng này có th# thay Ei r(t khác nhau ôi v:i các linh ki"n khác nhau, do v!y ch,n các linh ki"n có các *c tr ng t %ng t6 ( 3i v:i m$t giá tr0 dòng cho tr :c ph i có cùng i"n áp V và dòng I0 cGng nh nhau)
# t;ng $ tuy n tính và kh n;ng thay th , ng 7i ta th 7ng m/c theo s% & hình 1.21c, dùng m$t c*p tranzitor (u theo ki#u iot m/c 3i nhau v:i dòng I1 và I2 không Ei ch y qua và o hi"u c a i"n th B-E. B)ng cách này sH lo i tr- nh h ng c a dòng ng c I0. $ nh y nhi"t trong tr 7ng h p này c tính theo bi#u th5c: S = dT V V d( 1− 2) [4-98] ho*c tính b)ng s3: S = 86,56. 2 1 log I I (µVK-1) [4-98]
$ nh y nhi"t này l:n h%n nhi.u so v:i tr 7ng h p dùng c*p nhi"t nh ng nh@ h%n so v:i tr 7ng h p nhi"t i"n tr . i.u *c bi"t là không c n nhi"t $ chuKn. D i nhi"t $ làm vi"c b0 h n ch do s6 thay Ei tính ch(t i"n c a c m bi n các nhi"t
$ gi:i h n và n)m trong kho ng T = -500C n 1500C. Trong kho ng nhi"t $ này c m bi n có $En 0nh cao
1.4.2.3.2. Quan h i n áp – nhi t
Xét tr 7ng h p dùng c*p tranzitor Q1 và Q2 hình 3.12c. Gi s' dòng I0 gi3ng nhau cho hai Tranzitor, dòng i"n ch y qua các tranzitor là I1 và I2, i"n th B- E t %ng
5ng là V1, V2, khi ó: I1 = I0 exp KT qV1 → V1 = q KT ln 0 1 I I [4-99] I2 = I0 exp KT qV2 → V2 = q KT ln 0 2 I I [4-99] Vi"c o i"n th Vd = V1- V2 cho phép lo i tr- nh h ng c a dòng ng c I0: Vd = V1- V2 = q KT ln 2 1 I I = q KT ln n [4-99]
n là tM s3 gi?a hai dòng i"n c3 0nh ch y qua hai tranzitor. Tính toán b)ng s3 ta có:
Vd = 86,56. T.ln n [4-99]
trong ó Vd o b)ng µV và T là nhi"t $ tuy"t 3i K. Thí d : v:i n =2 ; Vd = 59,73T $ nh y nhi"t có d ng : S = dT dVd = q K ln n [4-99] S = 86,56.ln n (µV.K-1) [4-99]
$ nh y nhi"t nh@ h%n so v:i tr 7ng h p chL dùng m$t iot ho*c m$t tranzitor, nh ng v. nguyên t/c không ph thu$c vào T. $ tuy n tính trong tr 7ng h p này
c c i thi"n m$t cách áng k#.
1.4.3. C M BI N V+ TRÍ VÀ D+CH CHUY,N
Có hai ph %ng pháp c% b n # xác 0nh v0 trí và d0ch chuy#n. Ph %ng pháp th5 nh(t (s' d ng nhi.u h%n c ), c m bi n cung c(p m$t tín hi"u là hàm ph thu$c vào v0 trí c a m$t trong nh?ng ph n t' c a c m bi n, &ng th7i ph n t' ó có liên quan v:i (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});