Termistor (termistor) - čvrsti elektronski element koji izgleda kao trajni otpornik, ali ima izraženu temperaturna karakteristika... Ovaj tip elektroničkog uređaja obično se koristi za mijenjanje analognog izlaznog napona kao odgovor na promjene temperature okoline. Drugim riječima, električna svojstva termistora i princip rada direktno su povezani s fizičkim fenomenom - temperaturom.

Termistor je termoosjetljivi poluvodički element na bazi poluvodičkih metalnih oksida. Obično u obliku diska ili kuglice s metaliziranim ili spojnim vodovima.

Ovi oblici omogućavaju promjenu vrijednosti otpora proporcionalno malim promjenama temperature. Za standardne otpornike, promjena otpora od zagrijavanja se smatra nepoželjnom pojavom.

Ali čini se da je isti efekat uspješan kada se konstruišu mnoge elektronska kola zahtijeva određivanje temperature.

Dakle, biti nelinearan elektronski uređaj sa promjenjivim otporom, termistor je uspješno prilagođen za rad kao senzor termistora. Ovi senzori se široko koriste za praćenje temperature tekućina i plinova.

Djelujući kao uređaj u čvrstom stanju baziran na visoko osjetljivim metalnim oksidima, termistor radi na molekularnom nivou.

Valentni elektroni postaju aktivni i reproduciraju negativan TCS ili pasivni, a zatim reproduciraju pozitivan TCS.

Kao rezultat toga, elektronski uređaji - termistori - pokazuju vrlo dobru ponovljivu otpornost uz zadržavanje karakteristika performansi koje im omogućavaju produktivan rad u temperaturnom rasponu do 200ºC.

Upotreba termistora u praksi

Osnovni smjer primjene u ovaj slučaj su otporni temperaturni senzori. Međutim, ovi isti elektronski elementi koji pripadaju porodici otpornika mogu se uspješno koristiti u seriji s drugim komponentama ili uređajima.

Jednostavne šeme uključivanje termistora, koji prikazuje rad uređaja kao temperaturni senzori- vrsta pretvarača napona zbog promjene otpora

Ovaj sklopni krug vam omogućava da kontrolirate struju koja teče kroz komponentu. Dakle, termistori, zapravo, djeluju i kao ograničavači struje.

Termistori su dostupni u različitim tipovima, materijalima i veličinama u zavisnosti od vremena odziva i radne temperature.

Postoje hermetičke modifikacije uređaja, zaštićene od prodiranja vlage. Postoje dizajni za visoke radne temperature i kompaktne veličine.

Postoje tri najčešće vrste termistora:

• lopta,
• disk,
• inkapsulirano.

Uređaji rade ovisno o promjenama temperature:

1. Za smanjenje vrijednosti otpora.
2. Za povećanje vrijednosti otpora.

Odnosno, postoje dvije vrste uređaja:

1. Negativni TCS (NTC).
2. Pozitivan TCS (PTC).

Negativan TCS koeficijent

NTC NTC termistori smanjuju sopstvenu otpornu vrijednost kako vanjska temperatura raste. U pravilu se ovi uređaji češće koriste kao temperaturni senzori, jer su idealni za gotovo sve vrste elektronike gdje je potrebna kontrola temperature.

Relativno veliki negativni odziv NTC termistora znači da čak i male promjene temperature mogu značajno promijeniti električni otpor instrumenta. Ovaj faktor čini NTC modele idealnim senzorima. tačno merenje temperature.

Šema kalibracije (provjere) termistora: 1 - napajanje; 2 - smjer struje; 3 - ispitani elektronski element - termistor; 4 - kalibracijski mikroampermetar

NTC termistori, koji smanjuju otpor s povećanjem temperature, dostupni su u različitim osnovnim otporima prema dizajnu. Tipično, osnovni otpori su na sobnoj temperaturi.

Na primjer: 25ºC se uzima kao referentna (bazna) temperaturna tačka. Odavde se grade vrijednosti uređaja, na primjer, od sljedećih ocjena:

• 2,7 kΩ (25ºC),
• 10 kΩ (25ºC)
• 47 kΩ (25ºC)….

Drugi važna karakteristika je vrijednost "B". Vrijednost "B" je konstanta, koja je određena keramičkim materijalom od kojeg je napravljen termistor.

Ista konstanta određuje gradijent krive omjera otpora (R/T) u određenom temperaturnom rasponu između dvije temperaturne tačke.

Svaki materijal termistora ima različitu konstantu materijala i stoga individualnu krivu otpora u odnosu na temperaturu.

Dakle, konstanta “B” definira jednu vrijednost otpora na baznoj liniji T1 (25 °C), a drugu vrijednost na T2 (na primjer, na 100 °C).

Stoga će vrijednost B definirati konstantnu materijalnu konstantu termistora ograničenu rasponom T1 i T2:

B * T1 / T2 (B * 25/100)

p.s. vrijednosti temperature u proračunima uzimaju se u Kelvinovom stepenu.

Iz ovoga slijedi da će, imajući vrijednost "B" (iz karakteristika proizvođača) određenog uređaja, inženjer elektronike samo trebati kreirati tablicu temperatura i otpora kako bi napravio odgovarajući grafikon koristeći sljedeću normaliziranu jednadžbu:

B (T1 / T2) = (T 2 * T 1 / T 2 - T 1) * ln (R1 / R2)

gdje je: T 1, T 2 - temperature u stepenima Kelvina; R 1, R 2 - otpori na odgovarajućim temperaturama u Ohmima.

Na primjer, NTK termistor sa otporom od 10 kΩ ima B vrijednost od 3455 unutar temperaturnog raspona od 25 - 100ºC.

Očigledna stvar: termistori eksponencijalno mijenjaju otpor s promjenama temperature, tako da je karakteristika nelinearna. Više kontrolne tačke su postavljeni, to je kriva preciznija.

Korištenje termistora kao aktivnog senzora

Budući da je uređaj aktivan tip senzora, za rad je potreban signal pobude. Sve promjene otpora zbog promjena temperature pretvaraju se u promjene napona.

Industrija proizvodi termistore različitih dizajna, uključujući visoko precizne, pouzdano zaštićene za upotrebu u sistemima visokog nivoa

Najlakši način za postizanje ovog efekta je korištenje termistora kao dijela kruga razdjelnika potencijala, kao što je prikazano na donjoj slici. Na krug otpornika i termistora primjenjuje se konstantan napon.

Na primjer, koristi se kolo gdje je termistor od 10 kΩ povezan serijski sa otpornikom od 10 kΩ. U ovom slučaju, izlazni napon na bazi T = 25ºC će biti polovina napona napajanja.

Dakle, krug djelitelja potencijala je primjer jednostavnog pretvarača otpora u napon. Ovdje se otpor termistora kontrolira temperaturom, nakon čega slijedi formiranje vrijednosti izlaznog napona proporcionalne temperaturi.

Jednostavno rečeno: što je toplije kućište termistora, to je niži izlazni napon.

U međuvremenu, ako promijenite položaj serijskog otpornika R S i termistora R TH, tada će nivo izlaznog napona biti obrnut. To jest, sada što se termistor više zagrijava, to će biti viši nivo izlaznog napona.

Termistori se također mogu koristiti kao dio osnovne konfiguracije mosta. Veza između otpornika R1 i R2 postavlja referentni napon na traženu vrijednost. Na primjer, ako R1 i R2 imaju iste vrijednosti otpora, referentni napon je polovina napona napajanja (V / 2).

Pojačivačko kolo izgrađeno korištenjem ovog mosnog kruga termosonde može djelovati kao visoko osjetljivo diferencijalno pojačalo ili kao jednostavno Schmittovo okidačko kolo s funkcijom prebacivanja.

Uključivanje termistora u krug mosta: R1, R2, R3 - obični fiksni otpornici; Rt - termistor; A - mjerni uređaj mikroampermetar

Postoji problem sa termistorom (efekat samozagrevanja). U takvim slučajevima, rasipanje snage I 2 R je prilično veliko i stvara više topline nego što kućište uređaja može raspršiti. Shodno tome, ova „dodatna“ toplota utiče na vrednost otpora, što dovodi do lažnih očitavanja.

Jedan od načina da se riješite efekta "samozagrijavanja" i dobijete precizniju promjenu otpora od utjecaja temperature (R / T) je napajanje termistora iz izvora konstantne struje.

Termistor kao regulator udarne struje

Instrumenti se tradicionalno koriste kao otporni temperaturno osjetljivi pretvarači. Međutim, otpor termistora se ne mijenja samo pod utjecajem okoline, već se uočavaju i promjene od električne struje koja teče kroz uređaj. Efekat tog samog "samozagrevanja".

Razna električna oprema s induktivnom komponentom:

• motori,
• transformatori,
• električne lampe,
• drugo,

izložen prevelikim udarnim strujama prilikom prvog uključivanja. Međutim, ako je termistor spojen serijski u krug, visoka početna struja može biti efektivno ograničena. Ovo rješenje pomaže da se produži vijek trajanja električne opreme.

Termistori s niskim RTC-om (na 25 °C) se obično koriste za regulaciju udarne struje. Takozvani ograničavači struje (prenapona) mijenjaju otpor na vrlo nisku vrijednost kako struja opterećenja teče.

U trenutku početnog uključivanja opreme, udarna struja prolazi kroz hladni termistor, čija je otporna vrijednost dovoljno velika. Pod utjecajem struje opterećenja, termistor se zagrijava, otpor se polako smanjuje. Na ovaj način se kontinuirano reguliše struja opterećenja.

NTC termistori su prilično efikasni u pružanju zaštite od neželjenih velikih udarnih struja. Prednost ovdje je u tome što ovaj tip instrumenta može efikasno podnijeti veće udarne struje od standardnih otpornika.

Tagovi:

Riječ "termistor" je sama po sebi razumljiva: TERMIČKI OTOPNIK je uređaj čiji se otpor mijenja s temperaturom.

Termistori su uglavnom nelinearni uređaji i često imaju velike parametre raspršenja. Zbog toga mnogi, čak i iskusni inženjeri i dizajneri kola doživljavaju neugodnosti pri radu s ovim uređajima. Međutim, nakon upoznavanja sa ovim uređajima, može se vidjeti da su termistori zapravo prilično jednostavnih uređaja.

Prvo, mora se reći da se svi uređaji koji mijenjaju otpor s temperaturom ne zovu termistori. Na primjer, otporni termometri, koji su napravljeni od malih namota upletene žice ili od prskanih metalnih filmova. Iako ovise o temperaturi, ne rade kao termistori. Obično se termin "termistor" primjenjuje na temperaturno osjetljive poluprovodnik uređaja.

Postoje dvije glavne klase termistora: negativni TCR (temperaturni koeficijent otpornosti) i pozitivni TCR.

Dostupna su dva fundamentalno različita tipa PTC termistora. Neki su napravljeni kao NTC termistori, dok su drugi napravljeni od silikona. PTC termistori će biti ukratko opisani, sa fokusom na uobičajenije NTC termistore. Dakle, ako nema posebnih uputa, onda ćemo govoriti o termistorima s negativnim TCS.

NTC termistori su visoko osjetljivi, uski domet, nelinearni uređaji čiji otpor opada s povećanjem temperature. Slika 1 prikazuje krivulju koja pokazuje promjenu otpora kao funkciju temperature i tipična je temperaturna zavisnost otpora. Osetljivost je približno 4-5% / o C. Postoji širok raspon ocjena otpora, a promjena otpora može doseći mnogo oma, pa čak i kilo-oma po stepenu.

R R o

Slika 1 NTC termistori su vrlo osjetljivi i imaju značajnu vrijednost

Stepeni su nelinearni. R o može biti u omima, kilo-omima ili mego-omima:

1-odnos otpora R/R oko; 2- temperatura u o S

U suštini, termistori su poluvodička keramika. Izrađuju se na bazi prahova metalnih oksida (obično oksida nikla i mangana), ponekad sa dodatkom mala količina drugi oksidi. Oksidi u prahu se miješaju sa vodom i raznim vezivnim sredstvima kako bi se dobilo tečno tijesto, kojem se daje potreban oblik i koje se peče na temperaturama iznad 1000°C.

Zavaren je provodljivi metalni premaz (obično srebrni) i spojeni vodovi. Gotovi termistor je obično premazan epoksidom ili staklom ili nekim drugim kućištem.

Fig. 2, može se vidjeti da postoji mnogo vrsta termistora.

Termistori su u obliku diskova i podložaka prečnika od 2,5 do približno 25,5 mm, u obliku šipki različitih veličina.

Neki termistori se prvo prave u velikim pločama, a zatim se izrezuju na kvadrate. Vrlo mali termistor u obliku perli se prave direktnim ispaljivanjem kapi tijesta na dva provodnika od legure titanijuma visokog topljenja, a zatim potapanjem termistora u staklo kako bi se dobio premaz.

Tipični parametri

Nije sasvim ispravno reći "tipični parametri", jer postoji samo nekoliko tipičnih parametara za termistore. Za mnoge termistore različite vrste, veličine, oblika, denominacije i tolerancije, postoji isto veliki broj tehnički uslovi. Štoviše, termistori različitih proizvođača često nisu zamjenjivi.

Možete kupiti termistore sa otporima (na 25 o C - temperatura na kojoj se obično određuje otpor termistora) od jednog oma do deset megoma ili više. Otpor ovisi o veličini i obliku termistora, međutim, za svaki specifični tip, ocjene otpora mogu se razlikovati za 5-6 redova veličine, što se postiže jednostavnom promjenom oksidne mješavine. Prilikom promjene smjese mijenja se i temperaturna ovisnost otpora (R-T kriva) i mijenja se stabilnost na visokim temperaturama. Srećom termistori sa visoka otpornost dovoljan za upotrebu na visokim temperaturama takođe imaju tendenciju da budu stabilniji.

Jeftini termistori obično imaju prilično široke tolerancije parametara. Na primjer, dozvoljene vrijednosti otpori na 25 o C variraju u rasponu od ± 20% do ± 5%. Na višim ili nižim temperaturama širenje parametara se još više povećava. Za tipičan termistor koji ima osjetljivost od 4% po stepenu Celzijusa, odgovarajuće izmjerene temperaturne tolerancije variraju od približno ± 5 ° do ± 1,25 ° C na 25 ° C. Termistori visoke preciznosti će biti razmotreni kasnije u ovom članku.

Ranije je rečeno da su termistori uređaji uskog dometa. Ovo treba pojasniti: većina termistora radi u rasponu od -80°C do 150°C, a postoje uređaji (obično presvučeni staklom) koji rade na 400°C i višim temperaturama. U praktične svrhe, međutim, visoka osjetljivost termistora ograničava njihov korisni temperaturni raspon. Otpor tipičnog termistora može varirati 10.000 ili 20.000 puta na temperaturama od –80 °C do +150 °C. Bilo bi teško dizajnirati kolo koje bi bilo precizno na oba kraja ovog opsega (osim ako se ne koristi prebacivanje opsega) . Otpor termistora, nominalni na nula stepeni, neće prelaziti nekoliko oma na

Većina termistora koristi lemljenje za interno povezivanje vodova. Očigledno, takav termistor se ne može koristiti za mjerenje temperatura iznad tačke topljenja lema. Čak i bez lemljenja, epoksidni premaz termistora održava se samo na temperaturama ispod 200°C. Za veće temperature moraju se koristiti stakleni termistori sa zavarenim ili spojenim vodovima.

Zahtjevi stabilnosti također ograničavaju upotrebu termistora na visokim temperaturama. Struktura termistora počinje se mijenjati kada su izloženi visokim temperaturama, a brzina i priroda promjene uvelike su određene mješavinom oksida i načinom proizvodnje termistora. Neki zamah termistora obloženih epoksidom počinje na temperaturama iznad 100°C ili tako nešto. Ako takav termistor radi kontinuirano na 150 ° C, tada se pomak može izmjeriti za nekoliko stupnjeva godišnje. Termistori niskog otpora (na primjer, ne više od 1000 oma na 25 ° C) su često čak i gori - njihov pomak se može primijetiti kada rade na oko 70 ° C. A na 100 ° C postaju nepouzdani.

Jeftini uređaji s velikim tolerancijama proizvedeni su s manje pažnje na detalje i mogu dati još lošije rezultate. S druge strane, neki pravilno dizajnirani termostori presvučeni staklom imaju odličnu stabilnost čak i na višim temperaturama. Termistori obloženi staklenim perlama imaju vrlo dobru stabilnost, kao i nedavno predstavljeni termistori sa staklenim pločama. Treba imati na umu da drift zavisi i od temperature i od vremena. Tako se, na primjer, termistor obložen epoksidom obično može koristiti kratkim zagrijavanjem do 150 ° C bez značajnog pomaka.

Pri korištenju termistora treba uzeti u obzir nazivnu vrijednost. konstantna disipacija snage... Na primjer, mali termistor obložen epoksidom ima konstantu disipacije od jednog milivata po stepenu Celzijusa u mirnom zraku. Drugim riječima, jedan milivat snage u termistoru povećava njegovu unutrašnju temperaturu za jedan stepen Celzijusa, dva milivata za dva stepena, itd. Ako primenite napon od jednog volta na termistor od jednog kilooma sa konstantom disipacije od jednog milivata po stepenu Celzijusa, dobićete grešku merenja od jednog stepena Celzijusa. Termistori rasipaju više snage ako su uronjeni u tekućinu. Isti gore spomenuti mali termistor obložen epoksidom raspršuje 8 mW/o C dok je u dobro izmiješanom ulju. Termistori sa velika veličina imaju stalnu disperziju bolju od malih uređaja... Na primjer, termistor u obliku diska ili podloške može u zraku raspršiti snagu od 20 ili 30 mW/o C. Treba imati na umu da se kao što se otpor termistora mijenja s temperaturom, mijenja i njegova disipacija snage.

Thermistor Equations

Ne postoji tačna jednadžba za opisivanje ponašanja termistora - postoje samo približne. Razmotrite dvije široko korištene približne jednačine.

Prva približna jednačina, eksponencijalna, sasvim je zadovoljavajuća za ograničene temperaturni rasponi posebno kada se koriste termistori niske preciznosti.

Poluvodički otpornici čiji otpor zavisi od temperature nazivaju se termistori. Imaju svojstvo značajnog temperaturnog koeficijenta otpornosti, čija je vrijednost višestruko veća od vrijednosti metala. Široko se koriste u elektrotehnici.

On električni dijagrami termistori su označeni:

Dizajn i rad

Jednostavnog su dizajna i dolaze u različitim veličinama i oblicima.

Postoje dvije vrste slobodnih nosilaca naboja u poluvodičima: elektroni i rupe. Na konstantnoj temperaturi, ovi nosači se nasumično formiraju i nestaju. Prosječan broj slobodnih nosilaca je u dinamičkoj ravnoteži, odnosno nepromijenjen.

Kada se temperatura promijeni, ravnoteža se narušava. Ako temperatura raste, tada se povećava i broj nosilaca naboja, a kako temperatura opada, koncentracija nosioca opada. Na otpornost poluprovodnika utiče temperatura.

Ako se temperatura približi apsolutnoj nuli, tada poluvodič ima svojstvo dielektrika. Kada se jako zagreje, idealno provodi struju. Glavna karakteristika termistora je da njegov otpor najuočljivije zavisi od temperature u uobičajenom temperaturnom opsegu (-50 +100 stepeni).

Popularni termistori se proizvode u obliku poluvodičke šipke koja je prekrivena emajlom. Na njega su spojene elektrode i kontaktne kapice. Ovi otpornici se koriste na suhim lokacijama.

Neki termistori su smešteni u metalno zapečaćeno kućište. Stoga se mogu koristiti na vlažnim mjestima sa agresivnim okruženjem.

Tijelo je zapečaćeno limom i staklom. Poluprovodničke šipke su umotane u metaliziranu foliju. Niklovana žica se koristi za povezivanje struje. Vrijednost nominalnog otpora je 1-200 kOhm, radna temperatura je -100 +129 stepeni.

Princip rada termistora temelji se na svojstvu promjene otpora s temperaturom. Za proizvodnju se koriste čisti metali: bakar i platina.

glavni parametri

• TCS- termički koeficijent otpora, jednak je promjeni otpora dijela strujnog kola kada se temperatura promijeni za 1 stepen. Ako je TCS pozitivan, tada se pozivaju termistori posistors(PTC termistori)... A ako je TCS negativan, onda termistori(NTC termistori)... Kod posistora, kako temperatura raste, raste i otpor, dok se kod termistora sve dešava obrnuto.
• Nominalni otpor Je vrijednost otpora na 0 stepeni.
• Opseg rada... Otpornici se dijele na niskotemperaturne (manje od 170K), srednjetemperaturne (od 170 do 510K), visokotemperaturne (više od 570K).
• Rasipana snaga ... Ovo je količina snage unutar koje termistor tokom rada to osigurava date parametre prema tehničkim uslovima.

Vrste i karakteristike termistora

Svi temperaturni senzori u proizvodnji rade pretvaranjem temperature u signal električne struje koji se može prenositi velikom brzinom na velike udaljenosti. Bilo koja količina se može pretvoriti u električne signale pretvarajući ih u digitalni kod. Prenose se sa velikom preciznošću i obrađuju ih kompjuteri.

Metalni termistori

Nijedan strujni vodič se ne može koristiti kao materijal za termistore, jer se na termistore postavljaju neki zahtjevi. Materijal za njihovu proizvodnju mora imati visok TCR, a otpor mora ovisiti o temperaturi prema linearnom grafikonu u širokom temperaturnom rasponu.

Također, metalni provodnik mora biti inertan na agresivna djelovanja vanjskog okruženja i kvalitativno reproducirati karakteristike, što omogućava promjenu senzora bez posebnih postavki i mjernih instrumenata.

Bakar i platina su vrlo pogodni za takve zahtjeve, osim njihove visoke cijene. Termistori na njihovoj osnovi nazivaju se platina i bakar. TSP (platinasti) termootpori rade na temperaturama od -260 - 1100 stepeni. Ako je temperatura u rasponu od 0 do 650 stupnjeva, tada se takvi senzori koriste kao uzorci i standardi, jer u ovom intervalu nestabilnost nije veća od 0,001 stupnjeva.

Nedostaci platinastih termistora uključuju nelinearnost konverzije i visoku cijenu. Stoga su tačna mjerenja parametara moguća samo u radnom opsegu.

Široko se koriste jeftini uzorci bakra TCM termistora, u kojima je linearnost ovisnosti otpora o temperaturi mnogo veća. Njihov nedostatak je niska otpornost i nestabilnost na visoke temperature, brza oksidacija. U tom smislu, termootpornosti na bazi bakra imaju ograničenu upotrebu, ne više od 180 stepeni.

Za montažu platinastih i bakrenih senzora koristi se 2-žična linija na udaljenosti do 200 metara od uređaja. Ako je udaljenost veća, onda se koristi u kojoj treći vodič služi za kompenzaciju otpora žica.

Među nedostacima platinskih i bakrenih termistora može se primijetiti njihova niska radna brzina. Njihova toplotna inercija doseže nekoliko minuta. Postoje termistori s malom inercijom, čije vrijeme odziva nije više od nekoliko desetinki sekunde. To se postiže malom veličinom senzora. Takvi otpori se proizvode od mikrožice u staklenom omotaču. Ovi senzori imaju malu inerciju, hermetički su zatvoreni i vrlo su stabilni. Kada su mali, imaju otpor od nekoliko kOhma.

Semiconductor

Takvi otpori se nazivaju termistori. Ako ih usporedimo s uzorcima platine i bakra, onda imaju povećanu osjetljivost i TCR negativne vrijednosti. To znači da kako temperatura raste, otpor otpornika opada. Termistori imaju mnogo više TCS-a nego senzori od platine i bakra. Kod malih veličina njihov otpor doseže 1 megohm, što ne dopušta utjecaj na mjerenje otpora vodiča.

Za mjerenja temperature veoma su popularni termistori na bazi KMT poluvodiča, koji se sastoje od kobalta i manganovih oksida, kao i MMT termistori na bazi bakra i manganovih oksida. Zavisnost otpora od temperature na grafu ima dobru linearnost u temperaturnom opsegu od -100 +200 stepeni. Pouzdanost poluvodičkih termistora je prilično visoka, svojstva imaju dovoljnu stabilnost dugo vremena.

Njihov glavni nedostatak je činjenica da je tokom masovne proizvodnje takvih termistora nemoguće osigurati potrebnu točnost njihovih karakteristika. Stoga će se jedan pojedinačni otpornik razlikovati od drugog uzorka, kao što su tranzistori, koji iz iste serije mogu imati različita pojačanja, teško je pronaći dva identična uzorka. Ovaj negativni trenutak stvara potrebu dodatno prilagođavanje opreme prilikom zamjene termistora.

Za spajanje termistora obično se koristi premosni krug u kojem se most balansira potenciometrom. Kada se otpor otpornika promijeni zbog utjecaja temperature, most se može dovesti u ravnotežu podešavanjem potenciometra.

Ova metoda ručno podešavanje koristi se u nastavnim laboratorijama za demonstraciju rada. Potenciometarski regulator je opremljen skalom koja je stepenovana. U praksi, u složene šeme merenja, ovo podešavanje se odvija u automatskom režimu.

Upotreba termistora

Postoje dva načina djelovanja u radu temperaturnih senzora. U prvom načinu rada, temperatura senzora je određena samo temperaturom okoline. Struja koja teče kroz otpornik je mala i ne može ga zagrijati.

U 2. načinu rada, termistor se zagrijava strujom koja teče, a njegova temperatura je određena uvjetima prijenosa topline, na primjer, brzinom puhanja, gustinom plina itd.

Na dijagramima termistori (NTS) i otpornici (RTS) imaju negativne i pozitivne koeficijente otpora i označavaju se na sljedeći način:

Termistor Applications

• Merenje temperature.
• Kućni aparati: zamrzivači, fen za kosu, frižideri itd.
• Automobilska elektronika: merenje rashladnog antifriza, ulja, kontrola izduvnih gasova, kočionih sistema, temperature u kabini.
• Klima uređaji: distribucija topline, kontrola sobne temperature.
• Blokiranje vrata u uređajima za grijanje.
• Elektronska industrija: stabilizacija temperature lasera i dioda, kao i bakrenih namotaja zavojnica.
• V mobilni telefoni za kompenzaciju grijanja.
• Ograničavanje startne struje motora, rasvjetnih lampi,.
• Kontrola punjenja tečnosti.

Upotreba posistora

• Zaštita od u motorima.
• Zaštita od prekomjerne struje.
• Za odlaganje vremena uključivanja uključivanja napajanja.
• Računalni monitori i TV cijevi za demagnetizaciju i sprječavanje nepravilnosti u boji.
• U starterima kompresora hladnjaka.
• Termičko blokiranje transformatora i motora.
• Uređaji za skladištenje informacija.
• Kao grijači za karburatore.
• Kod kućanskih aparata: zatvaranje vrata veš mašina, u fenovima za kosu itd.

Termički otpori poluprovodnika. Termistori. Termistori. Princip rada i karakteristike

Osnove poluvodičkih termistora, njihove vrste, specifikacije, graf temperaturne zavisnosti otpora.

Značajna ovisnost otpora poluvodiča o temperaturi omogućila je dizajniranje osjetljivih termistora (termistori, termistori), koji su masovni poluvodički otpori sa velikim temperaturnim koeficijentom otpora. Ovisno o namjeni, termistori se izrađuju od tvari s različitim vrijednostima otpornosti. Za proizvodnju termistora mogu se koristiti poluvodiči sa elektronskim i otvornim provodnim mehanizmima i čiste supstance. Glavni parametri materije termistora, koji određuju njen kvalitet, su: vrednost temperaturnog koeficijenta, hemijska stabilnost i tačka topljenja.

Većina tipova termistora radi pouzdano samo u određenim temperaturnim rasponima. Svako pregrijavanje iznad norme ima štetan učinak na termistor (termički otpor), a ponekad čak može dovesti i do njegove smrti.

Radi zaštite od štetnih uticaja okoline, a prvenstveno kiseonika iz vazduha, termistori se ponekad postavljaju u cilindar napunjen inertnim gasom.

Konstrukcija termistora je vrlo jednostavna. Komad poluprovodnika dobija oblik niti, šipke, pravougaone ploče, kugle ili nekog drugog oblika. Na suprotnim dijelovima termistora postavljena su dva vodiča. Vrijednost omskog otpora termistora, u pravilu, mnogo je veća od otpora drugih elemenata kruga i, što je najvažnije, oštro ovisi o temperaturi. Stoga, kada struja teče u krugu, njena veličina je uglavnom određena veličinom omskog otpora termistora ili, konačno, njegovom temperaturom. Kako temperatura termistora raste, struja u krugu raste, i obrnuto, kako temperatura opada, struja se smanjuje.

Termostat se može zagrijati prijenosom topline iz okoline, generiranjem topline u samom termistoru kada kroz njega prolazi električna struja ili, konačno, korištenjem posebnih namotaja za grijanje. Metoda zagrijavanja termistora direktno je povezana s njegovom praktičnom upotrebom.

Otpor termistora s promjenom temperature može se promijeniti za tri reda veličine, odnosno 1000 puta. Ovo je tipično za termistore napravljene od slabo provodljivih materijala. U slučaju visoko provodljivih supstanci, omjer je u rasponu od deset.

Svaki termistor ima termičku inerciju, koja u nekim slučajevima igra pozitivnu ulogu, u drugima ili nema praktički nikakvu vrijednost, ili negativno utječe i ograničava opseg upotrebe termistora. Termička inercija se očituje u tome što termistor koji se zagrijava ne preuzima odmah temperaturu grijača, već tek nakon nekog vremena. Karakteristika termičke inercije termistora može biti takozvana vremenska konstantaτ ... Vremenska konstanta je numerički jednaka vremenu tokom kojeg će termistor, koji je prethodno bio na 0°C, a zatim prebačen u okolinu s temperaturom od 100°C, smanjiti svoj otpor za 63%.

Za većinu poluvodičkih termistora, ovisnost otpora o temperaturi je nelinearna (slika 1, A). Termička inercija termistora se malo razlikuje od inercije živinog termometra.

Tokom normalnog rada, parametri termistora se malo mijenjaju s vremenom, pa je njihov vijek trajanja prilično dug i, ovisno o marki termistora, fluktuira u intervalu čija se gornja granica računa na nekoliko godina.

Razmotrimo, na primjer, ukratko tri tipa termistora (termički otpor): MMT-1, MMT-4 i MMT-5.

Slika 1 (B) prikazuje osnovnu strukturu i dizajn ovih termistora. Termistor MMT-1 je spolja premazan emajl bojom i predviđen je za rad u suhim prostorijama; termistori MMT-4 i MMT-5 su montirani u metalne kapsule i zapečaćeni. Stoga nisu podložni štetnim utjecajima okoline, dizajnirani su za rad u bilo kojoj vlažnosti i mogu biti čak i u tekućinama (ne djeluju na kućište termistora)

Omski otpor termistora je u rasponu od 1000 - 200000 oma na temperaturi od 20°C, a temperaturni koeficijentα oko 3% na 1°C. Slika 2 prikazuje krivu koja pokazuje procentualnu promjenu omskog otpora termistora kao funkciju njegove temperature. U ovom grafikonu, početna vrijednost se uzima kao otpor na 20 ° C.

Opisani tipovi termistora dizajnirani su za rad u temperaturnom rasponu od -100 do + 120 ° C. Njihovo pregrijavanje je neprihvatljivo.

Toplinski otpori (termistori, termistori) ovih tipova su vrlo stabilni, odnosno zadržavaju svoju "hladnu" otpornost praktički nepromijenjenom, čija je vrijednost određena na 20 ° C jako dugo. Visoka stabilnost termistora tipa MMT određuje njihov dugi vijek trajanja, koji je, kako je navedeno u pasošu, praktički neograničen u normalnom radu. Termički otpori (termistori, termistori) tipa MMT imaju dobru mehaničku čvrstoću.

Na slikama: dizajn nekih termistora, karakteristična temperaturna ovisnost otpora termistora.

Termistor je poluvodička komponenta s električnim otporom koji ovisi o temperaturi. Izumio davne 1930. godine naučnik Samuel Ruben, do danas ovu komponentu nalazi najširu primenu u tehnici.

Termistori se izrađuju od različitih materijala, koji su prilično visoki - mnogo su bolji od metalnih legura i čistih metala, odnosno od posebnih, specifičnih poluvodiča.

Direktno glavni otporni element se dobija metalurgijom praha, preradom halkogenida, halogenida i oksida određenih metala, dajući im različite oblike, na primer, oblik diskova ili šipki različitih veličina, velike podloške, srednje cevi, tanke ploče, male perle, veličine od nekoliko mikrona do desetina milimetara ...

Po prirodi korelacije između otpora elementa i njegove temperature, oni dijele termistore u dvije velike grupe - na pozistore i termistore... Posistori imaju pozitivan TCS (iz tog razloga se pozistori nazivaju i PTC termistori), a termistori - negativni (zato se nazivaju NTC termistori).

Termistor - otpornik ovisan o temperaturi, napravljen od poluvodičkog materijala sa negativnim temperaturnim koeficijentom i visokom osjetljivošću, pozistor -temperaturno ovisan otpornik sa pozitivnim koeficijentom.Dakle, s povećanjem temperature tijela pozistora, njegov otpor se također povećava, a s povećanjem temperature termistora, njegov otpor se u skladu s tim smanjuje.

Materijali za termistore danas su: mješavine polikristalnih oksida prelaznih metala kao što su kobalt, mangan, bakar i nikl, jedinjenja tipa IIIIBV, kao i dopirani, staklasti poluvodiči kao što su silicijum i germanijum, i neke druge supstance. Zanimljivi su pozistori u čvrstom rastvoru na bazi barijum titanata.

Termistori se mogu široko podijeliti na:

Klasa niske temperature (radna temperatura ispod 170 K);

Srednja temperaturna klasa (radna temperatura od 170 K do 510 K);

Visokotemperaturna klasa (radna temperatura od 570 K i više);

Odvojeni razred visokotemperaturni (radna temperatura od 900 K do 1300 K).

Svi ovi elementi, i termistori i pozistori, mogu raditi u različitim klimatskim vanjskim uvjetima i pod značajnim fizičkim vanjskim i strujnim opterećenjima. Međutim, u teškim termocikličkim režimima, njihove početne termoelektrične karakteristike, kao što su nazivni otpor na sobnoj temperaturi i temperaturni koeficijent otpora, se mijenjaju tokom vremena.

Postoje i kombinovane komponente, na primer termistori sa indirektno grijanje ... Kućišta takvih uređaja sadrže sam termistor i galvanski izolirani grijaći element koji postavlja početnu temperaturu termistora i, shodno tome, njegov početni električni otpor.

Ovi uređaji se koriste kao promjenjivi otpornici, kontrolirani naponom koji se primjenjuje na grijaći element termistora.

Ovisno o tome kako je odabrana radna točka na I – V karakteristici određene komponente, određuje se i način rada termistora u kolu. I sam VAC je povezan sa karakteristike dizajna i sa temperaturom primijenjenom na tijelo komponente.

Za kontrolu temperaturnih varijacija i za kompenzaciju parametara koji se dinamički mijenjaju kao što su protok struje i primijenjeni napon u električna kola, mijenjajući se nakon promjena temperaturnih uslova, termistori se koriste sa radnom tačkom postavljenom na linearnom dijelu I - V karakteristike.

No radna tačka se tradicionalno postavlja na opadajućem dijelu I - V karakteristike (NTC termistori), ako se termistor koristi, na primjer, kao startni uređaj, vremenski relej, u sistemu za praćenje i mjerenje intenziteta mikrotalasno zračenje, u sistemima za dojavu požara, u instalacijama za kontrolu protoka rasutih materija i tečnosti.

Najpopularniji danas srednjetemperaturni termistori i pozistori sa TCS od -2,4 do -8,4% po 1 K... Oni rade u širokom rasponu otpora od oma do megooma.

Postoje pozistori sa relativno niskim TCR-om od 0,5% do 0,7% po 1 K, napravljeni na bazi silicijuma. Njihov otpor se mijenja gotovo linearno. Takvi posistori se široko koriste u sistemima za stabilizaciju temperature iu sistemima za aktivno hlađenje energetskih poluvodičkih prekidača u raznim modernim elektronskim uređajima, posebno u moćnim. Ove komponente se lako uklapaju u kola i ne zauzimaju mnogo prostora na ploči.

Tipični pozitor je u obliku keramičkog diska, ponekad se nekoliko elemenata ugrađuje u seriju u jednom kućištu, ali češće u jednoj verziji u zaštitnom emajliranom premazu. Posistori se često koriste kao osigurači za zaštitu električnih kola od prenapona i struje, kao i temperaturni senzori i elementi za automatsku stabilizaciju, zbog svoje jednostavnosti i fizičke stabilnosti.

Termistori se široko koriste u brojnim područjima elektronike, posebno tamo gdje je važna precizna kontrola procesa temperature. Ovo je relevantno za opremu za prenos podataka, kompjuterska tehnologija, CPU visokih performansi i industrijska oprema visoke preciznosti.

Jedan od najjednostavnijih i najpopularnijih primjera primjene termistora je efektivno ograničavanje udarne struje. U trenutku dovođenja napona na napajanje iz mreže dolazi do izuzetno oštrog značajnog kapaciteta, a u primarnom kolu teče velika struja punjenja koja može izgorjeti diodni most.

Ova struja je ovdje ograničena termistorom, odnosno ova komponenta kola mijenja svoj otpor ovisno o struji koja prolazi kroz nju, jer se u skladu s Ohmovim zakonom zagrijava. Termistor tada vraća svoj prvobitni otpor, nakon nekoliko minuta, čim se ohladi na sobnu temperaturu.