Termistor (termistor) - polovodičový elektronický prvek, který vypadá jako trvalý odpor, ale má výrazný teplotní charakteristika... Tento typ elektronického zařízení se obvykle používá ke změně analogového výstupního napětí v reakci na změny okolní teploty. Jinými slovy, elektrické vlastnosti termistoru a princip činnosti přímo souvisí s fyzikálním jevem – teplotou.

Termistor je termosenzitivní polovodičový prvek na bázi polovodičových oxidů kovů. Obvykle ve formě disku nebo koule s pokovenými nebo spojovacími vodiči.

Tyto tvary umožňují, aby se hodnota odporu měnila úměrně malým změnám teploty. U standardních rezistorů je změna odporu od zahřívání považována za nežádoucí jev.

Zdá se však, že stejný efekt je úspěšný při konstrukci mnoha elektronické obvody vyžadující určení teploty.

Tedy být nelineární elektronické zařízení s proměnným odporem je termistor úspěšně vhodný pro práci jako termistorový senzor. Senzory tohoto druhu jsou široce používány ke sledování teploty kapalin a plynů.

Termistor, který funguje jako polovodičové zařízení na bázi vysoce citlivých oxidů kovů, pracuje na molekulární úrovni.

Valenční elektrony se stanou aktivními a reprodukují negativní TCS nebo pasivní a poté reprodukují pozitivní TCS.

Výsledkem je, že elektronická zařízení - termistory - vykazují velmi dobrý reprodukovatelný odpor při zachování výkonnostních charakteristik, které jim umožňují produktivně pracovat v teplotním rozsahu až 200ºC.

Využití termistorů v praxi

Základní směr aplikace v v tomto případě jsou odporové snímače teploty. Tyto stejné elektronické prvky patřící do rodiny rezistorů však mohou být úspěšně použity v sérii s jinými součástmi nebo zařízeními.

Jednoduché obvody zahrnutí termistorů, znázorňujících činnost zařízení jako teplotní senzory- druh měničů napětí v důsledku změn odporu

Tento spínací obvod umožňuje řídit proud protékající součástkou. Termistory tedy ve skutečnosti fungují také jako omezovače proudu.

Termistory jsou k dispozici v různých typech, materiálech a velikostech v závislosti na době odezvy a provozní teplotě.

Existují hermetické úpravy zařízení, chráněné před pronikáním vlhkosti. Existují konstrukce pro vysoké provozní teploty a kompaktní velikosti.

Existují tři nejběžnější typy termistorů:

• míč,
• disk,
• zapouzdřený.

Zařízení fungují v závislosti na změnách teploty:

1. Chcete-li snížit hodnotu odporu.
2. Pro zvýšení hodnoty odporu.

To znamená, že existují dva typy zařízení:

1. Negativní TCS (NTC).
2. Pozitivní TCS (PTC).

Záporný koeficient TCS

NTC NTC termistory snižují svou hodnotu odporu s rostoucí venkovní teplotou. Zpravidla jsou to tato zařízení, která se častěji používají jako teplotní senzory, protože jsou ideální pro téměř jakýkoli typ elektroniky, kde je vyžadována regulace teploty.

Relativně velká negativní odezva NTC termistoru znamená, že i malé změny teploty mohou výrazně změnit elektrický odpor přístroje. Tento faktor dělá modely NTC ideálními snímači. přesné měření teploty.

Schéma kalibrace (kontroly) termistoru: 1 - napájení; 2 - směr proudu; 3 - testovaný elektronický prvek - termistor; 4 - kalibrační mikroampérmetr

NTC termistory, které snižují odpor se zvyšující se teplotou, jsou k dispozici v různých základních odporech podle konstrukce. Typické základní odpory jsou při pokojové teplotě.

Například: 25ºC se bere jako referenční (základní) teplotní bod. Odtud jsou hodnoty zařízení sestaveny například z následujících hodnocení:

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

Další důležitá vlastnost je hodnota "B". Hodnota "B" je konstanta, která je určena keramickým materiálem, ze kterého je termistor vyroben.

Stejná konstanta určuje gradient křivky poměru odporu (R / T) v určitém teplotním rozsahu mezi dvěma teplotními body.

Každý materiál termistoru má jinou materiálovou konstantu, a proto individuální křivku odporu proti teplotě.

Konstanta "B" tedy definuje jednu hodnotu odporu na bázi T1 (25 °C) a další hodnotu na T2 (například při 100 °C).

Proto bude hodnota B definovat konstantní materiálovou konstantu termistoru omezenou rozsahem T1 a T2:

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

p.s. teplotní hodnoty ve výpočtech jsou brány v Kelvinech.

Z toho vyplývá, že při hodnotě „B“ (z charakteristik výrobce) konkrétního zařízení bude muset elektrotechnik vytvořit pouze tabulku teplot a odporů, aby sestavil vhodný graf pomocí následující normalizované rovnice:

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

kde: T 1, T 2 - teploty ve stupních Kelvina; R 1, R 2 - odpory při odpovídajících teplotách v Ohmech.

Například termistor NTK s odporem 10 kΩ má hodnotu B 3455 v teplotním rozsahu 25 - 100ºC.

Zřejmý bod: termistory mění odpor exponenciálně se změnami teploty, takže charakteristika je nelineární. Více kontrolní body jsou nastaveny, tím přesnější je křivka.

Použití termistoru jako aktivního senzoru

Vzhledem k tomu, že zařízení je aktivním typem snímače, je pro provoz nutný budicí signál. Jakékoli změny odporu způsobené změnami teploty se převádějí na změny napětí.

Průmysl vyrábí termistory různých konstrukcí, včetně vysoce přesných, spolehlivě chráněných pro použití v systémech na vysoké úrovni

Nejjednodušší způsob, jak dosáhnout tohoto efektu, je použít termistor jako součást obvodu děliče potenciálu, jak je znázorněno na obrázku níže. Do obvodu rezistoru a termistoru je přivedeno konstantní napětí.

Například se používá obvod, kde je 10 kΩ termistor zapojen do série s 10 kΩ rezistorem. V tomto případě bude výstupní napětí na základně Т = 25ºC poloviční než napájecí napětí.

Obvod děliče potenciálu je tedy příkladem jednoduchého měniče odporu na napětí. Zde je odpor termistoru řízen teplotou, po které následuje vytvoření hodnoty výstupního napětí úměrné teplotě.

Jednoduše řečeno: čím teplejší je pouzdro termistoru, tím nižší je výstupní napětí.

Pokud mezitím změníte polohu sériového odporu R S a termistoru R TH, úroveň výstupního napětí se obrátí. To znamená, že čím více se termistor zahřeje, tím vyšší bude výstupní napětí.

Termistory lze také použít jako součást základní konfigurace můstku. Propojením mezi odpory R1 a R2 se nastaví referenční napětí na požadovanou hodnotu. Pokud mají například R1 a R2 stejné hodnoty odporu, referenční napětí je poloviční než napájecí napětí (V / 2).

Zesilovací obvod vytvořený pomocí tohoto termosondového můstkového obvodu může fungovat jako vysoce citlivý diferenciální zesilovač nebo jako jednoduchý Schmittův spouštěcí obvod se spínací funkcí.

Zařazení termistoru do můstkového obvodu: R1, R2, R3 - běžné pevné odpory; Rт - termistor; A - měřicí přístroj mikroampérmetr

Je problém s termistorem (samoohřívací efekt). V takových případech je ztrátový výkon I 2 R dostatečně vysoký na to, aby vytvářel více tepla, než může kryt zařízení rozptýlit. V souladu s tím toto „extra“ teplo ovlivňuje hodnotu odporu, což má za následek falešné údaje.

Jedním ze způsobů, jak se zbavit efektu "samoohřevu" a získat přesnější změnu odporu vlivem teploty (R / T), je napájet termistor ze zdroje konstantního proudu.

Termistor jako regulátor zapínacího proudu

Přístroje se tradičně používají jako odporové snímače citlivé na teplotu. Odpor termistoru se však nemění pouze vlivem prostředí, ale změny jsou pozorovány i od elektrického proudu protékajícího zařízením. Účinek toho samého "samoohřevu".

Různá elektrická zařízení s indukční součástí:

• motory,
• transformátory,
• elektrické lampy,
• jiný,

při prvním zapnutí vystaveny nadměrným zapínacím proudům. Pokud je však termistor zapojen do série v obvodu, může být vysoký počáteční proud účinně omezen. Toto řešení přispívá ke zvýšení životnosti elektrických zařízení.

Termistory s nízkým RTC (při 25 °C) se běžně používají k regulaci zapínacího proudu. Takzvané proudové (přepěťové) omezovače mění odpor na velmi nízkou hodnotu při protékání zátěžového proudu.

V okamžiku prvotního zapnutí zařízení prochází startovací proud studeným termistorem, jehož odporová hodnota je dostatečně velká. Pod vlivem zatěžovacího proudu se termistor zahřívá, odpor pomalu klesá. Takto je plynule regulován zatěžovací proud.

NTC termistory jsou docela účinné při poskytování ochrany proti nežádoucím vysokým zapínacím proudům. Výhodou je, že tento typ přístroje je schopen efektivně zvládnout vyšší zapínací proudy než standardní rezistory.

Štítky:

Slovo "termistor" je samovysvětlující: TEPELNÝ ODPOR je zařízení, jehož odpor se mění s teplotou.

Termistory jsou z velké části nelineární zařízení a často mají velké rozptylové parametry. To je důvod, proč mnoho, i zkušených inženýrů a návrhářů obvodů zažívá při práci s těmito zařízeními nepříjemnosti. Po seznámení s těmito zařízeními však lze vidět, že termistory jsou ve skutečnosti docela jednoduchá zařízení.

Nejprve je třeba říci, že ne všechna zařízení, která mění odpor s teplotou, se nazývají termistory. Například, odporové teploměry, které jsou vyrobeny z malých cívek krouceného drátu nebo z stříkaných kovových filmů. Přestože jsou jejich parametry závislé na teplotě, nepracují stejně jako termistory. Typicky se termín "termistor" používá pro teplotně citlivé polovodič zařízení.

Existují dvě hlavní třídy termistorů: záporný TCR (teplotní koeficient odporu) a kladný TCR.

K dispozici jsou dva zásadně odlišné typy PTC termistorů. Některé jsou vyrobeny jako NTC termistory, zatímco jiné jsou vyrobeny z křemíku. PTC termistory budou stručně popsány se zaměřením na běžnější NTC termistory. Pokud tedy neexistují žádné speciální pokyny, budeme hovořit o termistorech s negativním TCS.

NTC termistory jsou vysoce citlivá nelineární zařízení s úzkým rozsahem, jejichž odpor klesá s rostoucí teplotou. Obrázek 1 ukazuje křivku znázorňující změnu odporu jako funkci teploty a je typický teplotní závislost odporu. Citlivost je přibližně 4-5 % / o C. Existuje široký rozsah hodnot odporu a změna odporu může dosáhnout mnoha ohmů a dokonce kiloohmů na stupeň.

R R o

Obr. 1 NTC termistory jsou velmi citlivé a mají významné

Stupně jsou nelineární. R může být v ohmech, kiloohmech nebo megoohmech:

1-poměr odporu R / R asi; 2- teplota v о С

Termistory jsou v podstatě polovodičová keramika. Vyrábějí se na bázi prášků oxidů kovů (obvykle oxidy niklu a manganu), někdy s přísadou malé množství jiné oxidy. Smícháním práškových oxidů s vodou a různými pojivy se získá tekuté těsto, které dostane požadovaný tvar a které se vypaluje při teplotách nad 1000 °C.

Navaří se vodivý kovový povlak (obvykle stříbrný) a připojí se vodiče. Hotový termistor je obvykle potažen epoxidem nebo sklem nebo nějakým jiným krytem.

Z Obr. 2 je vidět, že existuje mnoho typů termistorů.

Termistory jsou ve formě kotoučů a podložek o průměru 2,5 až přibližně 25,5 mm, ve formě tyčí různých velikostí.

Některé termistory jsou nejprve vyrobeny ve velkých deskách a poté rozřezány na čtverce. Velmi malé perličkové termistory se vyrábějí přímým vypálením kapky těsta na dva vodiče z titanové slitiny s vysokou teplotou tání a poté ponořením termistoru do skla, aby se vytvořil povlak.

Typické parametry

Není úplně správné říkat „typické parametry“, protože typických parametrů pro termistory je jen pár. Pro mnoho termistorů odlišné typy, velikosti, tvary, nominální hodnoty a tolerance, je to stejné velký počet technické podmínky. Navíc termistory od různých výrobců často nejsou zaměnitelné.

Termistory si můžete pořídit s odpory (při 25 o C - teplota, při které se obvykle určuje odpor termistoru) od jednoho ohmu do deseti megohmů i více. Odpor závisí na velikosti a tvaru termistoru, nicméně u každého konkrétního typu se hodnoty odporu mohou lišit o 5-6 řádů, čehož se dosáhne pouhou změnou směsi oxidů. Při změně směsi se mění i teplotní závislost odporu (křivka R-T) a mění se stabilita při vysokých teplotách. Naštěstí termistory s vysoká odolnost dostatečné pro použití při vysokých teplotách bývají také stabilnější.

Levné termistory mají obvykle poměrně široké tolerance parametrů. Například, přípustné hodnoty odpory při 25 о С se pohybují v rozmezí od ± 20 % do ± 5 %. Při vyšších nebo nižších teplotách se rozptyl parametrů ještě zvyšuje. Pro typický termistor s citlivostí 4 % na stupeň Celsia se odpovídající naměřené teplotní tolerance mění přibližně od ± 5 ° do ± 1,25 ° C při 25 ° C. Vysoce přesné termistory budou diskutovány dále v tomto článku.

Již dříve bylo řečeno, že termistory jsou zařízení s úzkým dosahem. Toto je třeba objasnit: většina termistorů pracuje v rozsahu -80 °C až 150 °C a existují zařízení (obvykle potažená sklem), která pracují při 400 °C a vyšších teplotách. Z praktických důvodů však vysoká citlivost termistorů omezuje jejich užitečný teplotní rozsah. Odpor typického termistoru se může měnit 10 000 nebo 20 000krát při teplotách od –80 °C do +150 °C. Bylo by obtížné navrhnout obvod, který by poskytoval přesná měření na obou koncích tohoto rozsahu (pokud není použito přepínání rozsahů ). Odpor termistoru, jmenovitý při nule stupňů, nepřekročí několik ohmů při

Většina termistorů používá k vnitřnímu připojení vodičů pájení. Je zřejmé, že takový termistor nelze použít k měření teplot nad bodem tání pájky. I bez pájení je epoxidový povlak termistorů udržován pouze při teplotách pod 200 °C. Pro vyšší teploty je nutné použít termistory potažené sklem s přivařenými nebo tavenými vývody.

Požadavky na stabilitu také omezují použití termistorů při vysokých teplotách. Struktura termistorů se při vystavení vysokým teplotám začíná měnit a rychlost a povaha změny je do značné míry dána směsí oxidů a způsobem výroby termistoru. Určitý drift termistorů s epoxidovým povlakem začíná při teplotách nad 100 °C nebo tak. Pokud takový termistor pracuje nepřetržitě při 150 ° C, pak lze drift měřit o několik stupňů za rok. Nízkoodporové termistory (například ne více než 1000 ohmů při 25 °C) jsou často ještě horší - jejich drift lze zaznamenat při provozu přibližně při 70 °C. A při 100 °C se stávají nespolehlivé.

Levná zařízení s velkými tolerancemi jsou vyráběna s menším důrazem na detail a mohou poskytovat ještě horší výsledky. Na druhou stranu některé správně navržené termistory potažené sklem mají vynikající stabilitu i při vyšších teplotách. Skleněné perličkové termistory mají velmi dobrou stabilitu, stejně jako nedávno představené skleněné termistory. Je třeba si uvědomit, že drift závisí jak na teplotě, tak na čase. Například je obvykle možné použít termistor s epoxidovým povlakem krátkým zahřátím až na 150 °C bez výrazného driftu.

Při použití termistorů je třeba vzít v úvahu jmenovitou hodnotu. konstantní ztráta výkonu... Například malý termistor s epoxidovým povlakem má v nehybném vzduchu konstantu rozptylu jeden miliwatt na stupeň Celsia. Jinými slovy, jeden miliwatt výkonu v termistoru zvýší jeho vnitřní teplotu o jeden stupeň Celsia, dva miliwatty o dva stupně a tak dále. Pokud přivedete napětí jeden volt na jeden kiloohmový termistor se ztrátovou konstantou jeden miliwatt na stupeň Celsia, dostanete chybu měření jeden stupeň Celsia. Termistory rozptýlí více energie, pokud jsou ponořeny do kapaliny. Stejný výše zmíněný malý epoxidem potažený termistor rozptýlí 8 mW/oC v dobře promíchaném oleji. Termistory s velká velikost mají konstantní rozptyl lepší než malá zařízení... Například termistor ve formě kotouče nebo podložky dokáže rozptýlit vzduchem výkon 20 nebo 30 mW / o C. Je třeba si uvědomit, že stejně jako se s teplotou mění odpor termistoru, mění se i jeho ztrátový výkon.

Termistorové rovnice

Přesná rovnice pro popis chování termistoru neexistuje – existují pouze přibližné. Zvažte dvě široce používané přibližné rovnice.

První přibližná rovnice, exponenciální, je docela uspokojivá pro omezený teplotní rozsahy zejména při použití termistorů s nízkou přesností.

Polovodičové rezistory, jejichž odpor závisí na teplotě, se nazývají termistory. Mají vlastnost významného teplotního koeficientu odporu, jehož hodnota je mnohonásobně větší než u kovů. Jsou široce používány v elektrotechnice.

Na elektrická schémata termistory jsou určeny:

Konstrukce a provoz

Mají jednoduchý design a jsou v různých velikostech a tvarech.

V polovodičích existují dva typy volných nosičů náboje: elektrony a díry. Při konstantní teplotě se tyto nosiče náhodně tvoří a mizí. Průměrný počet volných nosičů je v dynamické rovnováze, tedy nezměněn.

Při změně teploty je rovnováha narušena. Pokud teplota stoupá, pak se zvyšuje i počet nosičů náboje a se snižováním teploty klesá koncentrace nosičů. Odpor polovodiče je ovlivněn teplotou.

Pokud se teplota blíží absolutní nule, pak má polovodič vlastnost dielektrika. Při silném zahřátí vede proud ideálně. Hlavním rysem termistoru je, že jeho odpor nejvýrazněji závisí na teplotě v obvyklém teplotním rozsahu (-50 + 100 stupňů).

Oblíbené termistory jsou vyráběny ve formě polovodičové tyče, která je pokryta smaltem. Jsou k němu připojeny elektrody a krytky kontaktů. Tyto rezistory se používají v suchých místech.

Některé termistory jsou umístěny v kovovém utěsněném pouzdře. Proto je lze použít na vlhkých místech s agresivním prostředím.

Tělo je utěsněno cínem a sklem. Polovodičové tyče jsou obaleny metalizovanou fólií. Pro připojení proudu se používá niklový drát. Hodnota jmenovitého odporu je 1-200 kOhm, provozní teplota je -100 +129 stupňů.

Princip činnosti termistoru je založen na vlastnosti změny odporu od teploty. K výrobě se používají čisté kovy: měď a platina.

hlavní parametry

• TCS- tepelný koeficient odporu, se rovná změně odporu části obvodu při změně teploty o 1 stupeň. Pokud je TCS kladný, pak jsou volány termistory posistory(PTC termistory)... A pokud je TCS negativní, pak termistory(NTC termistory)... U pozistorů s rostoucí teplotou roste i odpor, u termistorů se vše děje naopak.
• Nominální odpor Je hodnota odporu při 0 stupních.
• Rozsah práce... Odpory se dělí na nízkoteplotní (méně než 170K), středoteplotní (od 170 do 510 K), vysokoteplotní (více než 570K).
• Rozptýlený výkon ... Toto je množství výkonu, v rámci kterého to termistor během provozu zajišťuje dané parametry dle technických podmínek.

Typy a vlastnosti termistorů

Všechny teplotní senzory ve výrobě pracují na principu převodu teploty na signál elektrického proudu, který lze přenášet vysokou rychlostí na velké vzdálenosti. Jakákoli veličina může být převedena na elektrické signály jejich převodem na digitální kód. Jsou přenášeny s vysokou přesností a jsou zpracovávány počítači.

Kovové termistory

Jako materiál pro termistory nelze použít žádné proudové vodiče, protože na termistory jsou kladeny určité požadavky. Materiál pro jejich výrobu musí mít vysokou TCR a odolnost musí záviset na teplotě podle lineárního grafu v širokém teplotním rozsahu.

Kovový vodič musí být také inertní vůči agresivním vlivům vnějšího prostředí a přesně reprodukovat charakteristiky, což umožňuje měnit snímače bez speciálního nastavení a měřicích přístrojů.

Měď a platina se pro tyto požadavky dobře hodí, nehledě na jejich vysokou cenu. Termistory založené na nich se nazývají platina a měď. Termoodpory TSP (platina) fungují při teplotách -260 - 1100 stupňů. Pokud je teplota v rozsahu od 0 do 650 stupňů, pak se takové senzory používají jako vzorky a standardy, protože v tomto intervalu nestabilita není větší než 0,001 stupňů.

Mezi nevýhody platinových termistorů patří nelineární konverze a vysoká cena. Přesné měření parametrů je tedy možné pouze v provozním rozsahu.

Široce se používají levné měděné vzorky termistorů TCM, u kterých je linearita závislosti odporu na teplotě mnohem vyšší. Jejich nevýhodou je malý odpor a nestabilita vůči vysokým teplotám, rychlá oxidace. V tomto ohledu jsou termorezistence na bázi mědi omezené použití, ne více než 180 stupňů.

Pro montáž platinových a měděných senzorů se používá 2vodičové vedení se vzdáleností až 200 metrů od zařízení. Pokud je vzdálenost větší, pak se používá, ve kterém třetí vodič slouží ke kompenzaci odporu vodičů.

Z nevýhod platinových a měděných termistorů lze zaznamenat jejich nízkou provozní rychlost. Jejich tepelná setrvačnost dosahuje několika minut. Existují termistory s nízkou setrvačností, jejichž doba odezvy není delší než několik desetin sekundy. Toho je dosaženo malou velikostí snímačů. Takové odpory se vyrábí z mikrodrátu ve skleněném plášti. Tyto snímače mají nízkou setrvačnost, jsou hermeticky uzavřeny a jsou vysoce stabilní. Když jsou malé, mají odpor několik kΩ.

Polovodič

Takové odpory se nazývají termistory. Pokud je porovnáme se vzorky platiny a mědi, pak mají zvýšenou citlivost a TCR zápornou hodnotu. To znamená, že jak teplota stoupá, odpor rezistoru klesá. Termistory mají mnohem více TCS než platinové a měděné senzory. U malých rozměrů jejich odpor dosahuje 1 megaohm, což neumožňuje ovlivnit měření odporu vodičů.

Pro měření teploty se staly velmi oblíbenými termistory na bázi polovodičů KMT, skládající se z oxidů kobaltu a manganu, a dále termistory MMT na bázi oxidů mědi a manganu. Závislost odporu na teplotě na grafu má dobrou linearitu v teplotním rozsahu -100 +200 stupňů. Spolehlivost polovodičových termistorů je poměrně vysoká, vlastnosti mají dostatečnou stabilitu po dlouhou dobu.

Jejich hlavní nevýhodou je skutečnost, že při sériové výrobě takovýchto termistorů nelze zajistit požadovanou přesnost jejich charakteristik. Proto se jeden jediný rezistor bude lišit od jiného vzorku, jako jsou tranzistory, které ze stejné šarže mohou mít různé zisky, je obtížné najít dva stejné vzorky. Tento negativní moment vytváří potřebu dodatečné přizpůsobení zařízení při výměně termistoru.

Pro připojení termistorů se obvykle používá můstkový obvod, ve kterém je můstek vyvážen potenciometrem. Při změně odporu rezistoru vlivem teploty lze můstek uvést do rovnováhy nastavením potenciometru.

Tato metoda ruční nastavení používá se ve výukových laboratořích k demonstraci práce. Regulátor potenciometru je vybaven stupnicí, která je odstupňována ve stupních. V praxi, v složitá schémata měření, tato úprava probíhá v automatickém režimu.

Použití termistorů

Při provozu teplotních senzorů existují dva způsoby působení. V prvním režimu je teplota čidla určena pouze teplotou okolí. Proud procházející rezistorem je malý a nedokáže jej zahřát.

V režimu 2 je termistor ohříván protékajícím proudem a jeho teplota je určena podmínkami pro přenos tepla, například rychlostí foukání, hustotou plynu atd.

Na schématech termistory (NTS) a odpory (RTS) mají záporné a kladné koeficienty odporu a jsou označeny takto:

Aplikace termistoru

• Měření teploty.
• Domácí spotřebiče: mrazničky, fény, ledničky atd.
• Automobilová elektronika: měření chladicí nemrznoucí kapaliny, oleje, kontrola výfukových plynů, brzdové systémy, teplota v kabině.
• Klimatizace: rozvod tepla, regulace teploty v místnosti.
• Blokování dveří v topných zařízeních.
• Elektronický průmysl: stabilizace teploty laseru a diod a také měděných vinutí cívek.
• PROTI mobilní telefony pro kompenzaci zahřívání.
• Omezení rozběhového proudu motorů, osvětlení, žárovek,.
• Kontrola plnění kapalinou.

Použití pozistorů

• Ochrana proti v motorech.
• Nadproudová ochrana proti přetečení.
• Zpoždění doby zapnutí spínaných zdrojů.
• Počítačové monitory a televizní obrazovky pro demagnetizaci a prevenci barevných nepravidelností.
• Ve startérech kompresorů chladniček.
• Tepelné blokování transformátorů a motorů.
• Zařízení pro ukládání informací.
• Jako topidla pro karburátory.
• V domácích spotřebičích: zavření dveří pračka, ve vysoušečích vlasů atd.

Polovodičové tepelné odpory. Termistory. Termistory. Princip činnosti a vlastnosti

Základy polovodičových termistorů, jejich typy, Specifikace, graf teplotní závislosti odporu.

Výrazná závislost odporu polovodičů na teplotě umožnila navrhnout citlivé termistory (termistory, termistory), což jsou objemové polovodičové odpory s velkým teplotním koeficientem odporu. V závislosti na účelu jsou termistory vyrobeny z látek s různými hodnotami odporu. Pro výrobu termistorů lze použít polovodiče s elektronickým i děrovým vodivým mechanismem a čisté látky. Hlavní parametry termistorové látky, které určují její kvalitu, jsou: hodnota teplotního koeficientu, chemická stabilita a bod tání.

Většina typů termistorů pracuje spolehlivě pouze v určitých teplotních rozsazích. Jakékoli přehřátí nad normu má neblahý vliv na termistor (tepelný odpor) a někdy může vést až k jeho smrti.

K ochraně před škodlivými vlivy prostředí a především vzdušného kyslíku jsou termistory někdy umístěny ve válci naplněném inertním plynem.

Konstrukce termistoru je velmi jednoduchá. Kus polovodiče má tvar závitu, tyče, obdélníkové desky, koule nebo jiného tvaru. Na protilehlých částech termistoru jsou namontovány dva vodiče. Hodnota ohmického odporu termistoru je zpravidla znatelně vyšší než hodnoty odporů ostatních prvků obvodu, a co je nejdůležitější, ostře závisí na teplotě. Když tedy obvodem protéká proud, jeho velikost je určena především velikostí ohmického odporu termistoru nebo nakonec jeho teplotou. Se stoupající teplotou termistoru roste proud v obvodu a naopak s klesající teplotou proud klesá.

Termostat lze vyhřívat přenosem tepla z okolí, generováním tepla v samotném termistoru, když jím prochází elektrický proud, nebo nakonec pomocí speciálních topných vinutí. Způsob ohřevu termistoru přímo souvisí s jeho praktickým využitím.

Odpor termistoru se změnou teploty se může změnit o tři řády, tedy 1000krát. To je typické pro termistory vyrobené ze špatně vodivých materiálů. U vysoce vodivých látek se poměr pohybuje v rozmezí deseti.

Každý termistor má tepelnou setrvačnost, která v některých případech hraje pozitivní roli, v jiných buď nemá prakticky žádnou hodnotu, nebo negativně ovlivňuje a omezuje rozsah použití termistorů. Tepelná setrvačnost se projevuje tím, že ohřívaný termistor nepřebírá teplotu ohřívače hned, ale až po chvíli. Charakteristikou tepelné setrvačnosti termistoru může být tzv. časová konstantaτ ... Časová konstanta je číselně rovna době, za kterou termistor, který byl předtím na 0 °C a poté přenesen do prostředí s teplotou 100 °C, sníží svůj odpor o 63 %.

U většiny polovodičových termistorů je závislost odporu na teplotě nelineární (obr. 1, A). Tepelná setrvačnost termistoru se jen málo liší od setrvačnosti rtuťového teploměru.

Při běžném provozu se parametry termistorů v čase jen málo mění, a proto je jejich životnost poměrně dlouhá a v závislosti na značce termistoru kolísá v intervalu, jehož horní hranice se počítá na více let.

Uvažujme stručně například tři typy termistorů (tepelný odpor): MMT-1, MMT-4 a MMT-5.

Obrázek 1 (B) ukazuje základní konstrukci a provedení těchto termistorů. Termistor MMT-1 je na vnější straně potažen emailovou barvou a je určen pro práci v suchých místnostech; termistory MMT-4 a MMT-5 jsou namontovány v kovových pouzdrech a utěsněny. Proto nepodléhají škodlivým vlivům prostředí, jsou navrženy pro práci v podmínkách jakékoli vlhkosti a mohou být i v kapalinách (nepůsobí na pouzdro termistoru)

Ohmický odpor termistorů je v rozmezí 1000 - 200000 ohmů při teplotě 20 °C a teplotní koeficientα asi 3 % na 1 °C. Obrázek 2 ukazuje křivku ukazující procentuální změnu ohmického odporu termistoru jako funkci jeho teploty. V tomto grafu je počáteční hodnota brána jako odpor při 20 °C.

Popsané typy termistorů jsou určeny pro provoz v teplotním rozsahu od -100 do + 120 °C. Jejich přehřívání je nepřípustné.

Tepelné odpory (termistory, termistory) těchto typů jsou velmi stabilní, to znamená, že si prakticky nezmění svůj "studený" odpor, jehož hodnota je stanovena při 20 °C po velmi dlouhou dobu. Vysoká stabilita termistorů typu MMT určuje jejich dlouhou životnost, která, jak je uvedeno v pasportu, je při běžném provozu prakticky neomezená. Tepelné odpory (termistory, termistory) typu MMT mají dobrou mechanickou pevnost.

Na obrázcích: provedení některých termistorů, charakteristická teplotní závislost odporu termistoru.

Termistor je polovodičová součástka s elektrickým odporem závislým na teplotě. Vynalezen již v roce 1930 vědcem Samuelem Rubenem, dodnes tuto součást nachází nejširší uplatnění v technologii.

Termistory se vyrábí z různých materiálů, které jsou poměrně vysoké - výrazně předčí kovové slitiny a čisté kovy, tedy ze speciálních, specifických polovodičů.

Přímo se hlavní odporový prvek získává pomocí práškové metalurgie, zpracováním chalkogenidů, halogenidů a oxidů určitých kovů, které jim dávají různé tvary, například tvar kotoučů nebo tyčí různých velikostí, velké podložky, střední trubky, tenké desky , malé korálky o velikosti od několika mikronů do desítek milimetrů ...

Podle povahy korelace mezi odporem prvku a jeho teplotou, rozdělují termistory do dvou velkých skupin - na posistory a termistory... Pozistory mají kladný TCS (z tohoto důvodu se pozistory také nazývají PTC termistory) a termistory - záporné (nazývají se proto NTC termistory).

Termistor - teplotně závislý odpor, vyrobený z polovodičového materiálu s negativním teplotním koeficientem a vysokou citlivostí, posistor -teplotně závislý odpor s kladným koeficientem.Takže se zvýšením teploty těla posistoru se zvyšuje i jeho odpor a se zvýšením teploty termistoru se jeho odpor odpovídajícím způsobem snižuje.

Materiály pro termistory jsou dnes: směsi polykrystalických oxidů přechodných kovů jako je kobalt, mangan, měď a nikl, sloučeniny typu IIIIBV, ale i dopované sklovité polovodiče jako křemík a germanium a některé další látky. Pozoruhodné jsou posistory v pevném roztoku na bázi titaničitanu barnatého.

Termistory lze obecně rozdělit na:

Třída nízké teploty (provozní teplota pod 170 K);

Střední teplotní třída (provozní teplota od 170 K do 510 K);

Vysokoteplotní třída (provozní teplota od 570 K a výše);

Samostatná třída vysokoteplotní (provozní teplota od 900 K do 1300 K).

Všechny tyto prvky, jak termistory, tak pozistory, mohou pracovat za různých klimatických vnějších podmínek a při značném fyzickém externím a proudovém zatížení. V těžkých termocyklických režimech se však jejich počáteční termoelektrické charakteristiky, jako je jmenovitý odpor při pokojové teplotě a teplotní koeficient odporu, v průběhu času mění.

Existují například i kombinované komponenty termistory s nepřímé vytápění ... Pouzdra těchto zařízení obsahují samotný termistor a galvanicky oddělené topné těleso, které nastavuje počáteční teplotu termistoru a tím i jeho počáteční elektrický odpor.

Tato zařízení se používají jako proměnné rezistory, ovládané napětím aplikovaným na topné těleso termistoru.

Podle toho, jak je zvolen pracovní bod na I - V charakteristice konkrétní součástky, se určí i pracovní režim termistoru v obvodu. A samotný VAC je spojen s Designové vlastnosti a s teplotou aplikovanou na těleso součásti.

K řízení teplotních změn a ke kompenzaci dynamicky se měnících parametrů, jako je průtok proudu a použité napětí elektrické obvodyže se mění po změnách teplotních podmínek, používají se termistory s pracovním bodem nastaveným na lineární sekci I - V charakteristiky.

Ale pracovní bod se tradičně nastavuje na sestupném úseku I - V charakteristiky (termistory NTC), pokud je termistor použit např. jako spouštěcí zařízení, časové relé, v systému pro sledování a měření intenzity mikrovlnné záření, v systémech požární signalizace, v instalacích pro řízení toku sypkých látek a kapalin.

Dnes nejoblíbenější středněteplotní termistory a pozistory s TCS od -2,4 do -8,4 % na 1 K... Pracují v širokém rozsahu odporů od ohmů po megaohmy.

Existují posistory s relativně nízkým TCR od 0,5 % do 0,7 % na 1 K, vyrobené na bázi křemíku. Jejich odpor se mění téměř lineárně. Takové pozistory jsou široce používány v systémech stabilizace teploty a v systémech pro aktivní chlazení výkonových polovodičových spínačů v různých moderních elektronických zařízeních, zejména ve výkonných. Tyto součástky snadno zapadají do obvodů a nezabírají mnoho místa na desce.

Typický posistor je ve formě keramického disku, někdy je několik prvků instalováno v sérii v jednom pouzdru, ale častěji - v jedné verzi v ochranném smaltovaném povlaku. Pozistory jsou často používány jako pojistky k ochraně elektrických obvodů před přepětím a proudem, stejně jako teplotní čidla a autostabilizační prvky, a to z důvodu jejich jednoduchosti a fyzické stability.

Termistory jsou široce používány v mnoha oblastech elektroniky, zejména tam, kde je důležité přesné řízení teplotního procesu. To se týká zařízení pro přenos dat, počítačová technologie, vysoce výkonný CPU a vysoce přesná průmyslová zařízení.

Jedním z nejjednodušších a nejoblíbenějších příkladů termistorových aplikací je účinné omezení zapínacího proudu. V okamžiku, kdy je napětí přivedeno na napájení ze sítě, dochází k extrémně prudké výrazné kapacitě a primárním obvodem protéká velký nabíjecí proud, který může spálit diodový můstek.

Tento proud je zde a je omezen termistorem, to znamená, že tato součást obvodu mění svůj odpor v závislosti na proudu, který jí prochází, protože se v souladu s Ohmovým zákonem zahřívá. Termistor poté po několika minutách obnoví svůj původní odpor, jakmile se ochladí na pokojovou teplotu.