Typy termistorov, charakteristické podrobnosti a pracovný princíp

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Názov termistoru bol navrhnutý ako skratka pre „tepelne citlivý rezistor“. Plná forma termistora poskytuje všeobecnú a podrobnú predstavu o činnosti, ktorá je vlastnosťou termistora.

Autor: S. Prakash



Medzi rôzne typy zariadení, v ktorých sa termistor používa, patrí široká škála zariadení, ako sú snímače teploty a elektronické obvody, ktoré poskytujú teplotnú kompenzáciu.

Aj keď použitie termistora nie je také bežné ako tranzistory, rezistory a kondenzátory bežnej formy, elektronické pole využíva termistory vo veľkom meradle.



Symbol obvodu termistora

Symbol, ktorý používa termistor na svoje rozpoznanie, je vlastný symbol obvodu.

symbol termistora

Symbol obvodu termistora sa skladá z pätice, ktorá je tvorená štandardným obdĺžnikom rezistora spolu s diagonálnou čiarou, ktorá prechádza cez päticu, a pozostáva zo zvislej časti malej veľkosti.

Schémy zapojenia často používajú symbol obvodu termistora.

Typy termistora

Termistor je možné rozdeliť do rôznych typov a kategórií na základe rôznych spôsobov.

Tieto spôsoby ich kategorizácie spočívajú v prvom rade na spôsobe, akým termistor reaguje na vystavenie teplu.

Odpor niektorých kondenzátorov sa zvyšuje so zvyšovaním teploty, zatiaľ čo u ostatných typov termistorov sa pozoruje opak, čo vedie k poklesu odporu.

Túto myšlienku možno rozšíriť krivkou termistora, ktorú je možné znázorniť pomocou rovnice jednoduchého tvaru:

Vzťah medzi odporom a teplotou

ΔR = k x & ΔT

Vyššie uvedená rovnica pozostáva z:

ΔR = Pozorovaná zmena odporu

ΔT = Pozorovaná zmena teploty

k = teplotný koeficient odporu prvého rádu

Vo väčšine prípadov existuje nelineárny vzťah medzi odporom a teplotou. Ale s rôznymi malými zmenami odporu a teploty dochádza aj k zmene vzťahu, ktorá sa pozoruje a jeho vzťah sa stáva lineárnym.

Hodnota „k“ môže byť buď pozitívna alebo negatívna v závislosti od typu termistora.

NTC termistor (negatívny teplotný koeficient): Vlastnosť NTC termistora mu umožňuje znižovať jeho odpor so zvyšovaním teploty, a tým je faktor „k“ pre NTC termistor negatívny.

Termistor PTC (termistor s pozitívnym teplotným koeficientom): Vlastnosť termistora NTC umožňuje zvyšovať jeho odpor so zvyšovaním teploty, a tým je faktor „k“ pre termistor NTC pozitívny.

Iný spôsob, ktorým je možné termistor rozlíšiť a kategorizovať okrem jeho vlastnosti zmeny odporu, závisí od typu materiálu, ktorý sa pre termistor používa. Použitý materiál je dvoch hlavných typov:

Monokryštálové polovodiče

Zlúčeniny, ktoré majú kovovú povahu, napríklad oxidy

Termistor: vývoj a história

Fenomén variácie pozorovanej v rezistore v dôsledku zmien teploty sa preukázal na začiatku devätnásteho storočia.

Existuje mnoho spôsobov, ako sa termistor dodnes používa. Ale väčšina tohto termistora trpí nevýhodou, že je schopný vykazovať veľmi malé zmeny odporu v súlade s veľkým teplotným rozsahom.

Použitie polovodičov je všeobecne naznačené v termistoroch, ktoré umožňujú, aby termistory vykazovali väčšie zmeny odporu v súlade s veľkým rozsahom teplôt.

Materiály, ktoré sa používajú na výrobu termistora, sú dva typy vrátane kovových zlúčenín, ktoré boli prvými materiálmi, ktoré boli objavené pre termistor.

V roku 1833 objavil Faraday pri meraní zmeny variácie odporu vzhľadom na teplotu sulfidu strieborného negatívny teplotný koeficient. Ale dostupnosť oxidov kovov vo veľkom rozsahu sa komerčne vyskytla až v 40. rokoch 20. storočia.

Vyšetrovanie kremíkového termistora a kryštálového germániového termistora sa uskutočňovalo po druhej svetovej vojne, zatiaľ čo sa uskutočňovali štúdie polovodičových materiálov.

Aj keď sú polovodič a oxidy kovov dva typy termistorov, rozsahy teplôt nimi pokryté sú odlišné, a preto nemusia konkurovať.

Zloženie a štruktúra termistora

Na základe aplikácií, v ktorých je potrebné používať termistor, sa rozhoduje o rozsahu teplotného rozsahu, v ktorom bude termistor pracovať, o veľkostiach, tvaroch a druhu materiálu použitého na výrobu termistora.

V prípade, že aplikácie, pri ktorých musí byť povrch rovnomerne v kontakte s termistorom, majú tvar termistoru v týchto prípadoch ploché disky.

V prípade, že existujú teplotné sondy, pre ktoré je potrebné termistor vyrobiť, je jeho tvar vo forme tyčiniek alebo guľôčok. Požiadavky, ktoré sú v súlade s aplikáciami, pre ktoré sa bude termistor používať, teda usmerňujú skutočný fyzický tvar termistora.

Rozsah teplôt, na ktoré sa používa termistor typu oxidu kovu, je 200 - 700 K.

Komponent, ktorý sa používa na výrobu týchto termistorov, sa nachádza vo verzii jemného prášku, ktorý sa speká a lisuje pri veľmi vysokej teplote.

Medzi materiály, ktoré sa najčastejšie používajú pre tieto termistory, patrí oxid nikelnatý, oxid železitý, oxid mangánatý, oxid meďnatý a oxid kobaltu.

Teploty, pre ktoré sa používajú polovodičové termistory, sú veľmi nízke. Kremíkové termistory sa používajú menej často ako germániové termistory, ktoré sa používajú širšie pre teploty, ktoré sú v rozmedzí pod 100 ° absolútnej nuly, t. J. 100 K.

Teplota, pri ktorej je možné použiť kremíkový termistor, je maximálne 250 K. Ak sa teplota zvýši o viac ako 250 K, potom kremíkový termistor zaznamená nastavenie kladných teplotných koeficientov. Jediný kryštál sa používa na výrobu termistora, pri ktorom je úroveň dopingu kryštálu 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Aplikácie termistora

Termistor je možné použiť pre rôzne typy aplikácií a existuje mnoho ďalších aplikácií, v ktorých sa nachádzajú.

Najatraktívnejšou vlastnosťou termistora, ktorá ich robí obľúbenými pri použití v obvodoch, je to, že prvky, ktoré poskytujú v obvodoch, sú veľmi nákladovo efektívne, pretože fungujú efektívne a napriek tomu sú dostupné za lacnú cenu.

Skutočnosť, či je teplotný koeficient záporný alebo kladný, určuje aplikácie, v ktorých je možné termistor použiť.

V prípade záporného teplotného koeficientu je možné termistor použiť pre nasledujúce aplikácie:

Teplomery veľmi nízkej teploty: termistory sa používajú na meranie teploty veľmi nízkych úrovní v teplomeroch veľmi nízkej teploty.

Digitálne termostaty: Digitálne termostaty modernej doby používajú termistory veľmi často a bežne.

Monitory batériových zdrojov: Teplota batériových zdrojov počas celej doby ich nabíjania je monitorovaná pomocou termistorov NTC.

Niektoré batérie, ktoré sa používajú v modernom priemysle, sú citlivé na prebíjanie, vrátane často používaných lítium-iónových batérií. V takýchto batériách je ich stav nabitia účinne indikovaný teplotou, a tým umožňuje určenie času, v ktorom je potrebné ukončiť nabíjací cyklus.

Ochranné zariadenia v zhone: Obvody napájania používajú NTC termistory vo forme zariadení, ktoré obmedzujú nárazový prúd.

5 Ohm NTC termistor s priemerom 11 mm

Termistory NTC fungujú ako ochranné zariadenia pri nábehu a zabraňujú prúdeniu veľkého množstva prúdu v mieste zapnutia a poskytujú počiatočnú úroveň vysokého odporu.

Potom sa termistor zahreje, a tým sa počiatočná úroveň odporu, ktorý poskytuje, podstatne zníži, čo umožní prúdenie veľkého množstva prúdu počas normálnej činnosti obvodu.

Termistory použité na účely tejto aplikácie sú koncipované zodpovedajúcim spôsobom, a teda ich veľkosť je v porovnaní s termistormi meracieho typu väčšia.

V prípade, že je teplotný koeficient kladný, je možné termistor použiť pre nasledujúce aplikácie:

Zariadenia obmedzujúce prúd: Elektronické obvody používajú PTC termistory vo forme zariadení obmedzujúcich prúd.

Termistory PTC fungujú ako alternatívne zariadenie pre bežne používanú poistku. Neexistujú žiadne nežiaduce alebo vedľajšie účinky spôsobené teplom, ktoré sa vytvára v malom množstve, keď zariadenie za normálnych podmienok zažíva prúd.

Ale v prípade, že je tok prúdu prístrojom veľmi veľký, môže to mať za následok zvýšenie odporu, pretože teplo nemusí byť rozptýlené v okolí, pretože to prístroj nemusí byť schopný.

To má za následok generovanie väčšieho množstva tepla, čím sa vytvára jav pozitívnej spätnej väzby. Prístroj je chránený takýmto teplom a kolísaním prúdu, pretože pokles prúdu sa pozoruje pri zvýšení odporu.

Aplikácie, v ktorých je možné termistory použiť, majú širokú škálu. Termistory možno použiť na snímanie teplôt spoľahlivým, lacným (nákladovo efektívnym) a jednoduchým spôsobom.

Medzi rôzne zariadenia, v ktorých je možné termistory použiť, patria termostaty a požiarne hlásiče. Termistory je možné používať samostatne aj spolu s ostatnými zariadeniami. V druhom prípade môže byť termistor použitý na zabezpečenie presnosti vysokých stupňov tým, že sa stane súčasťou Wheatstoneovho mosta.

Termistory sa tiež používajú vo forme zariadení na kompenzáciu teploty.

U veľkého percenta rezistorov sa zvyšuje odpor, ktorý sa pozoruje pri zodpovedajúcom zvýšení teploty v dôsledku ich kladného teplotného koeficientu.

V prípade, že aplikácie majú vysoké požiadavky na stabilitu, použije sa termistor s negatívnym teplotným koeficientom. To sa dosiahne, keď obvod obsahuje termistor, aby sa zabránilo účinkom komponentov vyvolaných vďaka ich kladnému teplotnému koeficientu.




Predchádzajúce: Boli preskúmané typy rezistorov a ich pracovné rozdiely Ďalej: Typy induktorov, klasifikácia a ich fungovanie