Termistor (termistor) - tahkis elektrooniline element, mis näeb välja nagu püsitakisti, kuid millel on selgelt väljendunud temperatuuri tunnusjoon... Seda tüüpi elektroonilisi seadmeid kasutatakse tavaliselt analoogväljundi pinge muutmiseks vastavalt ümbritseva õhu temperatuuri muutustele. Teisisõnu, termistori elektrilised omadused ja tööpõhimõte on otseselt seotud füüsikalise nähtusega – temperatuuriga.

Termistor on pooljuhtmetallide oksiididel põhinev termotundlik pooljuhtelement. Tavaliselt metalliseeritud või ühendusjuhtmetega ketta või kuuli kujul.

Need kujundid võimaldavad takistuse väärtust muuta proportsionaalselt väikeste temperatuurimuutustega. Tavaliste takistite puhul peetakse kuumenemisest tingitud takistuse muutust ebasoovitavaks nähtuseks.

Kuid sama efekt näib olevat edukas paljude ehitamisel elektroonilised ahelad mis nõuavad temperatuuri määramist.

Seega, olles mittelineaarne elektrooniline seade muutuva takistusega termistor sobib edukalt töötama termistorandurina. Seda tüüpi andureid kasutatakse laialdaselt vedelike ja gaaside temperatuuri jälgimiseks.

Väga tundlikel metallioksiididel põhineva tahkisseadmena toimiv termistor töötab molekulaarsel tasemel.

Valentselektronid muutuvad aktiivseks ja reprodutseerivad negatiivset TCS-i või passiivset ning seejärel positiivset TCS-i.

Selle tulemusel on elektroonikaseadmetel - termistoritel - väga hea reprodutseeritav takistus, säilitades samal ajal jõudlusnäitajad, mis võimaldavad neil tootlikult töötada temperatuurivahemikus kuni 200ºC.

Termistoride kasutamine praktikas

Rakenduse põhisuund sisse sel juhul on takistuslikud temperatuuriandurid. Neid samu takistite perekonda kuuluvaid elektroonikaelemente saab aga edukalt kasutada järjestikku teiste komponentide või seadmetega.

Lihtsad vooluringid termistoride kaasamine, mis näitab seadmete tööd kui temperatuuriandurid- omamoodi pingemuundurid takistuse muutuste tõttu

See lülitusahel võimaldab teil juhtida komponenti läbivat voolu. Seega toimivad termistorid tegelikult ka voolu piirajatena.

Termistorid on saadaval erinevat tüüpi, materjalide ja suurustega, sõltuvalt reaktsiooniajast ja töötemperatuurist.

Seadmetel on hermeetilised modifikatsioonid, mis on kaitstud niiskuse tungimise eest. On disainilahendusi kõrgete töötemperatuuride ja kompaktsete suuruste jaoks.

Seal on kolm levinumat tüüpi termistoreid:

• pall,
• ketas,
• kapseldatud.

Seadmed töötavad sõltuvalt temperatuurimuutustest:

1. Takistuse väärtuse vähendamiseks.
2. Takistuse väärtuse suurendamiseks.

See tähendab, et seadmeid on kahte tüüpi:

1. Negatiivne TCS (NTC).
2. Positiivne TCS (PTC).

Negatiivne TCS koefitsient

NTC NTC termistorid vähendavad välistemperatuuri tõustes oma takistusväärtust. Reeglina kasutatakse just neid seadmeid sagedamini temperatuurianduritena, kuna need sobivad ideaalselt peaaegu igat tüüpi elektroonika jaoks, kus on vaja temperatuuri reguleerimist.

NTC termistori suhteliselt suur negatiivne reaktsioon tähendab, et isegi väikesed temperatuurimuutused võivad oluliselt muuta instrumendi elektritakistust. See tegur muudab NTC mudelid ideaalseteks anduriteks. täpne mõõtmine temperatuurid.

Termistori kalibreerimise (kontrollimise) skeem: 1 - toiteallikas; 2 - voolu suund; 3 - testitud elektrooniline element - termistor; 4 - kalibreerimismikroampermeeter

NTC termistorid, mis vähendavad takistust temperatuuri tõusuga, on disaini järgi saadaval erineva baastakistusega. Tavaliselt on algtaseme takistused toatemperatuuril.

Näiteks: baastemperatuuri (baas)temperatuuri punktiks on 25ºC. Siit koostatakse seadmete väärtused näiteks järgmistest reitingutest:

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

Teine oluline omadus on väärtus "B". "B" väärtus on konstant, mille määrab keraamiline materjal, millest termistor on valmistatud.

Sama konstant määrab takistuse suhte (R / T) kõvera gradiendi teatud temperatuurivahemikus kahe temperatuuripunkti vahel.

Igal termistori materjalil on erinev materjalikonstant ja seetõttu individuaalne takistuse ja temperatuuri kõver.

Seega määratleb konstant "B" ühe takistusliku väärtuse baasil T1 (25 ° C) ja teise väärtuse T2 juures (näiteks temperatuuril 100 ° C).

Seetõttu määrab B väärtus konstantse termistori materjali konstandi, mis on piiratud vahemikuga T1 ja T2:

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

p.s. temperatuuri väärtused arvutustes on võetud Kelvini klassifikatsioonis.

Sellest järeldub, et kui konkreetse seadme väärtus on "B" (tootja omadustest), peab elektroonikainsener looma ainult temperatuuride ja takistuste tabeli, et koostada sobiv graafik, kasutades järgmist normaliseeritud võrrandit:

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

kus: T 1, T 2 - temperatuurid Kelvini kraadides; R 1, R 2 - takistused vastavatel temperatuuridel oomides.

Näiteks NTK termistori takistusega 10 kΩ on B väärtus 3455 temperatuurivahemikus 25–100ºC.

Ilmselge punkt: termistorid muudavad takistust plahvatuslikult temperatuurimuutustega, seega on karakteristikud mittelineaarsed. Rohkem kontrollpunktid on seatud, seda täpsem on kõver.

Termistori kasutamine aktiivse andurina

Kuna seade on aktiivset tüüpi andur, on tööks vaja ergutussignaali. Kõik temperatuurimuutustest tingitud takistuse muutused teisendatakse pingemuutusteks.

Tööstus toodab erineva disainiga termistoreid, sealhulgas ülitäpseid, usaldusväärselt kaitstud kõrgetasemelistes süsteemides kasutamiseks

Lihtsaim viis selle efekti saavutamiseks on kasutada termistorit potentsiaalse jaoturi ahela osana, nagu on näidatud alloleval joonisel. Takisti ja termistori ahelale rakendatakse pidev pinge.

Näiteks kasutatakse vooluahelat, kus 10 kΩ termistor on ühendatud järjestikku 10 kΩ takistiga. Sel juhul on väljundpinge baasil Т = 25ºC pool toitepingest.

Seega on potentsiaalijagamisahel lihtsa takistus-pingemuunduri näide. Siin juhitakse termistori takistust temperatuuriga, millele järgneb temperatuuriga võrdelise väljundpinge väärtuse kujunemine.

Lihtsamalt öeldes: mida soojem on termistori korpus, seda madalam on väljundpinge.

Vahepeal, kui muudate jadatakisti R S ja termistori R TH asendit, muutub väljundpinge tase vastupidiseks. See tähendab, et nüüd, mida rohkem termistor kuumeneb, seda kõrgem on väljundpinge tase.

Termistoreid saab kasutada ka silla põhikonfiguratsiooni osana. Takistite R1 ja R2 vaheline ühendus seab võrdluspinge nõutavale väärtusele. Näiteks kui R1 ja R2 takistuse väärtused on samad, on võrdluspinge pool toitepingest (V / 2).

Selle termosondi sillaahela abil ehitatud võimendiahel võib toimida ülitundliku diferentsiaalvõimendi või lihtsa Schmitti lülitusfunktsiooniga päästikahelana.

Termistori kaasamine sillaahelasse: R1, R2, R3 - tavalised fikseeritud takistid; Rт - termistor; A - mõõteseadme mikroampermeeter

Probleem on termistoriga (isekuumenemise efekt). Sellistel juhtudel on võimsuse hajumine I 2 R piisavalt suur, et tekitada rohkem soojust, kui seadme korpus suudab hajutada. Sellest tulenevalt mõjutab see "lisa" kuumus takistuse väärtust, mille tulemuseks on valed näidud.

Üks võimalus "isekuumenevast" efektist vabanemiseks ja temperatuuri (R / T) takistuse täpsemaks muutmiseks on tarnida termistorit konstantsest vooluallikast.

Termistor kui sisselülitusvoolu regulaator

Instrumente kasutatakse traditsiooniliselt takistuslike temperatuuritundlike anduritena. Termistori takistus ei muutu aga mitte ainult keskkonna mõjul, vaid muutusi täheldatakse ka seadet läbivast elektrivoolust. Selle väga "isekuumenemise" mõju.

Erinevad induktiivse komponendiga elektriseadmed:

• mootorid,
• trafod,
• elektrilambid,
• muu,

Esmakordsel sisselülitamisel kokku puutunud liigsete tõmbevooludega. Kui aga termistor on ahelasse järjestikku ühendatud, saab suurt algvoolu tõhusalt piirata. See lahendus aitab pikendada elektriseadmete kasutusiga.

Sisendvoolu reguleerimiseks kasutatakse tavaliselt madalaid RTC termistore (temperatuuril 25 ° C). Niinimetatud voolu (liigpinge) piirajad muudavad takistuse koormusvoolu kulgemisel väga madalaks.

Seadmete esmase sisselülitamise hetkel läbib käivitusvool külma termistori, mille takistusväärtus on piisavalt suur. Koormusvoolu mõjul termistor kuumeneb, takistus väheneb aeglaselt. Nii reguleeritakse koormusvoolu pidevalt.

NTC-termistorid on üsna tõhusad kaitse tagamiseks soovimatute kõrgete voolude eest. Siin on eeliseks see, et seda tüüpi instrumendid suudavad tõhusalt toime tulla suuremate tõukevooludega kui tavalised takistid.

Sildid:

Sõna "termistor" on iseenesestmõistetav: TERMOTAKISTI on seade, mille takistus muutub temperatuuriga.

Termistorid on suures osas mittelineaarsed seadmed ja neil on sageli suured hajuvusparameetrid. Seetõttu kogevad paljud, isegi kogenud insenerid ja vooluringide projekteerijad nende seadmetega töötades ebamugavusi. Nende seadmetega tutvudes on aga näha, et termistorid on tegelikult päris lihtsad seadmed.

Esiteks tuleb öelda, et mitte kõiki seadmeid, mis muudavad takistust temperatuuriga, ei nimetata termistoriteks. Näiteks, takistustermomeetrid, mis on valmistatud väikestest keerdtraadi rullidest või pihustatud metallkiledest. Kuigi nende parameetrid sõltuvad temperatuurist, ei tööta need samamoodi nagu termistorid. Tavaliselt kasutatakse terminit "termistor" temperatuuritundlikele pooljuht seadmeid.

Termistore on kaks peamist klassi: negatiivne TCR (resistentsuse temperatuuritegur) ja positiivne TCR.

Saadaval on kaks põhimõtteliselt erinevat tüüpi PTC termistorit. Mõned on valmistatud nagu NTC termistorid, teised aga ränist. PTC-termistoreid kirjeldatakse lühidalt, keskendudes enamlevinud NTC-termistoritele. Seega, kui spetsiaalseid juhiseid pole, räägime negatiivse TCS-iga termistoridest.

NTC termistorid on väga tundlikud, kitsa ulatusega mittelineaarsed seadmed, mille takistus väheneb temperatuuri tõustes. Joonisel 1 on kujutatud kõverat, mis näitab takistuse muutust temperatuuri funktsioonina ja on tüüpiline takistuse sõltuvus temperatuurist. Tundlikkus on ligikaudu 4-5% / o C. Takistuse reitinguid on lai valik ja takistuse muutus võib ulatuda paljude oomideni ja isegi kilooomideni kraadi kohta.

R R o

Joonis 1 NTC termistorid on väga tundlikud ja neil on märkimisväärne

Kraadid on mittelineaarsed. R umbes võib olla oomides, kilooomides või megooomides:

1-takistuse suhe R / R umbes; 2- temperatuur о С

Termistorid on sisuliselt pooljuhtkeraamika. Need on valmistatud metallioksiidide (tavaliselt nikli- ja mangaanoksiidide) pulbrite baasil, mõnikord koos lisandiga. väike kogus muud oksiidid. Pulbrilised oksiidid segatakse vee ja erinevate sideainetega, et saada vedel tainas, millele antakse vajalik kuju ja mida põletatakse temperatuuril üle 1000 °C.

Juhtiv metallkate (tavaliselt hõbedane) keevitatakse peale ja juhtmed ühendatakse. Valmis termistor on tavaliselt kaetud epoksiidi või klaasi või mõne muu korpusega.

Jooniselt fig. 2, on näha, et termistore on mitut tüüpi.

Termistorid on ketaste ja seibide kujul läbimõõduga 2,5–25,5 mm, erineva suurusega varraste kujul.

Mõned termistorid valmistatakse esmalt suurte plaatidena ja seejärel lõigatakse ruutudeks. Väga väikeste helmeste termistorite valmistamiseks lastakse tilk tainast otse kahele tulekindlale titaanisulamist juhtmele, seejärel kastetakse termistor klaasi, et moodustada kattekiht.

Tüüpilised parameetrid

Ei ole täiesti õige öelda "tüüpilised parameetrid", kuna termistoridele on ainult mõned tüüpilised parameetrid. Paljude termistoride jaoks erinevad tüübid, suurused, kujundid, nimiväärtused ja tolerantsid, on sama suur hulk tehnilised tingimused. Pealegi ei ole erinevate tootjate termistorid sageli omavahel asendatavad.

Saate osta termistoreid takistustega (temperatuuril 25 o C - temperatuur, mille juures termistori takistus tavaliselt määratakse) ühest oomist kuni kümne megaoomini või rohkem. Vastupidavus sõltub termistori suurusest ja kujust, kuid iga konkreetse tüübi puhul võivad takistuse reitingud erineda 5-6 suurusjärku, mis saavutatakse lihtsalt oksiidisegu vahetamisega. Segu vahetamisel muutub ka takistuse temperatuurisõltuvus (R-T kõver) ja muutub stabiilsus kõrgetel temperatuuridel. Õnneks termistorid koos kõrge vastupidavus piisavad kasutamiseks kõrgetel temperatuuridel, kipuvad olema ka stabiilsemad.

Odavatel termistoridel on tavaliselt üsna suured parameetrite tolerantsid. Näiteks, lubatud väärtused takistused 25 ° C juures varieeruvad vahemikus ± 20% kuni ± 5%. Kõrgematel või madalamatel temperatuuridel suureneb parameetrite levik veelgi. Tüüpilise termistori puhul, mille tundlikkus on 4% Celsiuse kraadi kohta, on vastavad mõõdetud temperatuuritolerantsid vahemikus ligikaudu ± 5 ° C kuni ± 1,25 ° C temperatuuril 25 ° C. Kõrge täpsusega termistoreid käsitletakse käesolevas artiklis hiljem.

Varem öeldi, et termistorid on kitsa ulatusega seadmed. Seda tuleb selgitada: enamik termistoreid töötab vahemikus -80 ° C kuni 150 ° C ja on seadmeid (tavaliselt klaasiga kaetud), mis töötavad 400 ° C ja kõrgemal temperatuuril. Praktilistel eesmärkidel piirab termistoride kõrge tundlikkus aga nende kasulikku temperatuurivahemikku. Tüüpilise termistori takistus võib temperatuuridel –80 °C kuni +150 °C erineda 10 000 või 20 000 korda. Raske oleks kavandada vooluahelat, mis tagaks täpsed mõõtmised selle vahemiku mõlemas otsas (kui just vahemiku vahetamist ei kasutata ). Termistori nominaalne takistus null kraadi juures ei ületa paari oomi

Enamik termistore kasutab juhtmete sisemiseks ühendamiseks jootmist. Ilmselgelt ei saa sellist termistorit kasutada jooteaine sulamistemperatuurist kõrgemate temperatuuride mõõtmiseks. Isegi ilma jootmiseta hoitakse termistoride epoksükatet ainult temperatuuril alla 200 ° C. Kõrgematel temperatuuridel tuleb kasutada keevitatud või sulatatud juhtmetega klaaskattega termistore.

Stabiilsusnõuded piiravad ka termistoride kasutamist kõrgetel temperatuuridel. Termistorite struktuur hakkab muutuma kõrge temperatuuriga kokkupuutel ning muutuse kiiruse ja olemuse määravad suuresti oksiidisegu ja termistori valmistamise meetod. Epoksiidkattega termistorite mõningane triivimine algab temperatuuril üle 100 °C. Kui selline termistor töötab pidevalt temperatuuril 150 ° C, saab triivi mõõta mitu kraadi aastas. Madala takistusega termistorid (näiteks mitte rohkem kui 1000 oomi temperatuuril 25 ° C) on sageli veelgi hullemad - nende triivi võib märgata, kui töötab umbes 70 ° C juures. Ja 100 ° C juures muutuvad nad ebausaldusväärseks.

Suure tolerantsiga odavaid seadmeid toodetakse väiksema tähelepanuga detailidele ja need võivad anda veelgi halvemaid tulemusi. Teisest küljest on mõnel korralikult projekteeritud klaaskattega termistoril suurepärane stabiilsus isegi kõrgematel temperatuuridel. Klaaskattega helmeste termistorid on väga hea stabiilsusega, nagu ka hiljuti kasutusele võetud klaaskattega ketastermistorid. Tuleb meeles pidada, et triiv sõltub nii temperatuurist kui ka ajast. Näiteks on tavaliselt võimalik kasutada epoksükattega termistorit, kuumutades seda lühiajaliselt temperatuurini 150 ° C ilma märkimisväärse triivita.

Termistorite kasutamisel tuleb arvestada nimiväärtusega. pidev võimsuse hajumine... Näiteks väikese epoksükattega termistori hajumise konstant on vaikses õhus üks millivatt Celsiuse kraadi kohta. Teisisõnu, üks millivatt võimsus termistoris tõstab selle sisetemperatuuri ühe Celsiuse kraadi võrra, kaks millivatti kahe kraadi võrra jne. Kui rakendada ühe kilooomilisele termistorile ühe volti pinget, mille hajumise konstant on üks millivatt Celsiuse kraadi kohta, saate mõõtmisveaks ühe Celsiuse kraadi. Termistorid hajutavad rohkem võimsust, kui need on vedelikku kastetud. Sama eelmainitud väike epoksükattega termistor hajutab hästi segatud õlis olles 8 mW/o C. Termistorid koos suur suurus on pidev dispersioon parem kui väikesed seadmed... Näiteks ketta või seibi kujul olev termistor võib õhus hajutada võimsust 20 või 30 mW / o C. Tuleb meeles pidada, et nii nagu termistori takistus muutub temperatuuriga, muutub ka tema võimsuse hajumine.

Termistori võrrandid

Täpset võrrandit termistori käitumise kirjeldamiseks pole olemas – on vaid ligikaudsed võrrandid. Mõelge kahele laialdaselt kasutatavale ligikaudsele võrrandile.

Esimene ligikaudne võrrand, eksponentsiaalne, on piiratud jaoks üsna rahuldav temperatuurivahemikud eriti madala täpsusega termistorite kasutamisel.

Pooljuhttakisteid, mille takistus sõltub temperatuurist, nimetatakse termistoriteks. Neil on märkimisväärne temperatuuritakistustegur, mille väärtus on mitu korda suurem kui metallidel. Neid kasutatakse laialdaselt elektrotehnikas.

Peal elektriskeemid termistorid on tähistatud:

Disain ja toimimine

Need on lihtsa disainiga ning erineva suuruse ja kujuga.

Pooljuhtides on kahte tüüpi vabu laengukandjaid: elektronid ja augud. Konstantsel temperatuuril tekivad need kandjad juhuslikult ja kaovad. Keskmine vabade kandjate arv on dünaamilises tasakaalus, st muutumatu.

Kui temperatuur muutub, on tasakaal häiritud. Kui temperatuur tõuseb, siis suureneb ka laengukandjate arv ja temperatuuri langedes kandjate kontsentratsioon väheneb. Pooljuhtide eritakistust mõjutab temperatuur.

Kui temperatuur läheneb absoluutsele nullile, on pooljuhil dielektriku omadus. Tugeval kuumutamisel juhib see voolu ideaalselt. Termistori peamine omadus on see, et selle takistus sõltub kõige märgatavamalt temperatuurist tavapärases temperatuurivahemikus (-50 +100 kraadi).

Populaarsed termistorid on valmistatud pooljuhtvardade kujul, mis on kaetud emailiga. Sellega on ühendatud elektroodid ja kontaktkorgid. Neid takisteid kasutatakse kuivades kohtades.

Mõned termistorid on paigutatud metallist suletud korpusesse. Seetõttu saab neid kasutada niisketes kohtades, kus on agressiivne keskkond.

Korpus on suletud pleki ja klaasiga. Pooljuhtvardad on pakitud metalliseeritud fooliumisse. Voolu ühendamiseks kasutatakse nikkeltraati. Nimitakistuse väärtus on 1-200 kOhm, töötemperatuur -100 +129 kraadi.

Termistori tööpõhimõte põhineb temperatuurist tingitud takistuse muutumise omadusel. Valmistamiseks kasutatakse puhtaid metalle: vaske ja plaatinat.

peamised parameetrid

• TCS- soojustakistustegur, on võrdne ahela sektsiooni takistuse muutusega, kui temperatuur muutub 1 kraadi võrra. Kui TCS on positiivne, kutsutakse termistorid posistorid(PTC termistorid)... Ja kui TCS on negatiivne, siis termistorid(NTC termistorid)... Posistorides tõuseb temperatuuri tõustes ka takistus, termistorites aga kõik vastupidi.
• Nominaalne takistus Kas takistuse väärtus on 0 kraadi.
• Tööde ulatus... Takistid jagunevad madala temperatuuriga (alla 170 K), keskmise temperatuuriga (170 kuni 510 K), kõrge temperatuuriga (üle 570 K).
• Hajunud võimsus ... See on võimsus, mille piires termistor selle töö ajal tagab antud parameetrid vastavalt tehnilistele tingimustele.

Termistoride tüübid ja omadused

Kõik tootmises olevad temperatuuriandurid töötavad põhimõttel, et temperatuur muundatakse elektrivoolu signaaliks, mida saab edastada suurel kiirusel pikki vahemaid. Mis tahes suuruse saab teisendada elektrilisteks signaalideks, teisendades need digitaalseks koodiks. Neid edastatakse suure täpsusega ja neid töödeldakse arvutitega.

Metallist termistorid

Termistoride materjalina ei saa kasutada ühtegi voolujuhti, kuna termistoridele esitatakse teatud nõuded. Nende valmistamise materjalil peab olema kõrge TCR ja takistus peab sõltuma temperatuurist vastavalt lineaarsele graafikule laias temperatuurivahemikus.

Samuti peab metalljuht olema väliskeskkonna agressiivsete mõjude suhtes inertne ja täpselt reprodutseerima omadusi, mis võimaldab andureid vahetada ilma eriseadete ja mõõteriistadeta.

Vask ja plaatina sobivad sellistele nõuetele hästi, kui välja arvata nende kõrge hind. Nendel põhinevaid termistore nimetatakse plaatinaks ja vaseks. TSP (plaatina) termotakistid töötavad temperatuuridel -260 - 1100 kraadi. Kui temperatuur on vahemikus 0 kuni 650 kraadi, kasutatakse selliseid andureid proovide ja standarditena, kuna selles intervallis ei ole ebastabiilsus suurem kui 0,001 kraadi.

Plaatina termistoride puuduste hulka kuuluvad mittelineaarne muundamine ja kõrge hind. Seetõttu on parameetrite täpne mõõtmine võimalik ainult tööpiirkonnas.

Laialdaselt kasutatakse TCM-termistoride odavaid vaseproove, milles takistuse sõltuvuse lineaarsus temperatuurist on palju suurem. Nende puuduseks on madal takistus ja ebastabiilsus kõrgete temperatuuride suhtes, kiire oksüdeerumine. Sellega seoses on vasel põhinevad termotakistused piiratud kasutusega, mitte üle 180 kraadi.

Plaatina- ja vaseandurite paigaldamiseks kasutatakse 2-juhtmelist liini, mille kaugus seadmest on kuni 200 meetrit. Kui kaugus on suurem, kasutatakse seda, kus kolmas juht kompenseerib juhtmete takistust.

Plaatina- ja vasktermistorite puudustest võib märkida nende madalat töökiirust. Nende termiline inerts ulatub mitme minutini. On väikese inertsiga termistoreid, mille reaktsiooniaeg ei ületa paari kümnendikku sekundit. See saavutatakse andurite väikese suurusega. Sellised takistused toodetakse klaaskestas olevast mikrojuhtmest. Need andurid on väikese inertsiga, hermeetiliselt suletud ja väga stabiilsed. Kui need on väikesed, on nende takistus mitu kΩ.

Pooljuht

Selliseid takistusi nimetatakse termistoriteks. Kui võrrelda neid plaatina- ja vaseproovidega, on neil suurenenud tundlikkus ja negatiivse väärtusega TCR. See tähendab, et temperatuuri tõustes takisti takistus väheneb. Termistoritel on palju rohkem TCS-i kui plaatina- ja vaseanduritel. Väikeste suuruste korral ulatub nende takistus 1 megaoomini, mis ei võimalda juhtide takistuse mõõtmist mõjutada.

Temperatuuri mõõtmiseks on muutunud väga populaarseks KMT-pooljuhtidel põhinevad termistorid, mis koosnevad koobalti- ja mangaanoksiididest, samuti vask- ja mangaanoksiididel põhinevad MMT-termistorid. Takistuse sõltuvus temperatuurist graafikul on hea lineaarsusega temperatuurivahemikus -100 +200 kraadi. Pooljuhttermistoride töökindlus on üsna kõrge, omadustel on piisav stabiilsus pikka aega.

Nende peamiseks puuduseks on asjaolu, et selliste termistoride masstootmise ajal on võimatu tagada nende omaduste nõutavat täpsust. Seetõttu erineb üks takisti teisest näidisest, nagu ka transistorid, millel samast partiist võib olla erinev võimendus, on raske leida kahte identset näidist. See negatiivne hetk tekitab vajaduse täiendav kohandamine seadmed termistori vahetamisel.

Termistoride ühendamiseks kasutatakse tavaliselt sildahelat, milles sild tasakaalustatakse potentsiomeetriga. Kui takisti takistus muutub temperatuuri mõjul, saab silla potentsiomeetri reguleerimisega tasakaalu viia.

See meetod käsitsi seadistus kasutatakse õppelaborites töö demonstreerimiseks. Potentsiomeetri regulaator on varustatud skaalaga, mis on gradueeritud kraadides. Praktikas, sisse keerulised skeemid mõõtmised, toimub see reguleerimine automaatrežiimis.

Termistoride kasutamine

Temperatuuriandurite töös on kaks toimimisviisi. Esimeses režiimis määrab anduri temperatuuri ainult ümbritseva õhu temperatuur. Takistit läbiv vool on väike ja ei suuda seda soojendada.

Režiimis 2 soojendatakse termistorit voolava vooluga ja selle temperatuuri määravad soojusülekande tingimused, näiteks puhumiskiirus, gaasi tihedus jne.

Diagrammidel termistorid (NTS) ja takistid (RTS) neil on vastavalt negatiivne ja positiivne takistuskoefitsient ning neid tähistatakse järgmiselt:

Termistori rakendused

• Temperatuuri mõõtmine.
• Kodumasinad: sügavkülmikud, föönid, külmikud jne.
• Autoelektroonika: jahutusantifriisi, õli mõõtmine, heitgaaside juhtimine, pidurisüsteemid, salongi temperatuur.
• Konditsioneerid: soojusjaotus, toatemperatuuri reguleerimine.
• Uste blokeerimine kütteseadmetes.
• Elektroonikatööstus: laseri ja dioodide temperatuuri stabiliseerimine, samuti poolide vaskmähised.
• V Mobiiltelefonid kütte kompenseerimiseks.
• Mootorite käivitusvoolu piiramine, valgustuslambid,.
• Vedeliku täitmise kontroll.

Posistoride kasutamine

• Kaitse mootorites.
• Ülevoolu tagasivoolukaitse.
• Toiteallikate sisselülitamise aja edasilükkamiseks.
• Arvutimonitorid ja teleri pilditorud demagnetiseerimiseks ja värvide ebakorrapärasuse vältimiseks.
• Külmikukompressorite starterites.
• Trafode ja mootorite termiline blokeerimine.
• Teabesalvestusseadmed.
• Karburaatorite küttekehadena.
• Kodumasinates: ukse sulgemine pesumasin, föönides jne.

Pooljuhtide soojustakistused. Termistorid. Termistorid. Tööpõhimõte ja omadused

Pooljuhttermistorite põhitõed, nende tüübid, spetsifikatsioonid, takistuse temperatuurisõltuvuse graafik.

Pooljuhtide takistuse oluline sõltuvus temperatuurist võimaldas kujundada tundlikke termistoreid (termistorid, termistorid), mis on suure temperatuuritakistusteguriga pooljuhttakistused. Olenevalt otstarbest valmistatakse termistoreid erinevate eritakistuse väärtustega ainetest. Termistoride valmistamiseks võib kasutada nii elektroonilise kui ka aukjuhtivusmehhanismiga pooljuhte ning puhtaid aineid. Termistoraine peamised parameetrid, mis määravad selle kvaliteedi, on: temperatuurikoefitsiendi väärtus, keemiline stabiilsus ja sulamistemperatuur.

Enamik termistoreid töötab usaldusväärselt ainult teatud temperatuurivahemikes. Igasugune ülekuumenemine üle normi avaldab termistorile kahjulikku mõju (soojustakistus) ja mõnikord võib see isegi põhjustada selle surma.

Keskkonna ja eelkõige õhuhapniku kahjulike mõjude eest kaitsmiseks asetatakse termistorid mõnikord inertgaasiga täidetud silindrisse.

Termistori ehitus on väga lihtne. Pooljuhi tükile antakse niidi, lati, ristkülikukujulise plaadi, kuuli või mõne muu kuju kuju. Termistori vastaskülgedele on paigaldatud kaks juhet. Termistori oomilise takistuse väärtus on reeglina märgatavalt kõrgem kui ahela teiste elementide takistuste väärtus ja mis kõige tähtsam, sõltub järsult temperatuurist. Seetõttu, kui vooluringis voolab vool, määrab selle suuruse peamiselt termistori oomilise takistuse suurus või lõpuks selle temperatuur. Kui termistori temperatuur tõuseb, suureneb voolutugevus ahelas ja vastupidi, kui temperatuur langeb, vool väheneb.

Termostaati saab soojendada keskkonnast soojust üle kandes, termistoris endas soojust tekitades, kui seda läbib elektrivool, või lõpuks kasutada spetsiaalseid küttemähiseid. Termistori kuumutamise meetod on otseselt seotud selle praktilise kasutamisega.

Temperatuurimuutusega termistori takistus võib muutuda kolme suurusjärgu võrra, s.o 1000 korda. See on tüüpiline halvasti juhtivatest materjalidest valmistatud termistoridele. Kõrge juhtivusega ainete puhul jääb suhe kümne vahemikku.

Igal termistoril on termiline inerts, mis mõnel juhul mängib positiivset rolli, teistel on sellel kas praktiliselt väärtust või see mõjutab negatiivselt ja piirab termistoride kasutusala. Termiline inerts avaldub selles, et kuumutatav termistor ei võta kohe küttekeha temperatuuri, vaid alles mõne aja pärast. Termistori soojusinertsi tunnuseks võib olla nn ajakonstantτ ... Ajakonstant on arvuliselt võrdne ajaga, mille jooksul termistor, mis oli varem temperatuuril 0 ° C ja viidi seejärel keskkonda, mille temperatuur on 100 ° C, vähendab oma takistust 63%.

Enamiku pooljuhttermistorite puhul on takistuse sõltuvus temperatuurist mittelineaarne (joonis 1, A). Termistori soojusinerts erineb vähe elavhõbetermomeetri inertsist.

Normaalsel tööl muutuvad termistoride parameetrid ajas vähe ja seetõttu on nende kasutusiga üsna pikk ning kõigub olenevalt termistori margist intervalliga, mille ülempiir on arvestatud mitmeks aastaks.

Vaatleme lühidalt näiteks kolme tüüpi termistoreid (soojustakistus): MMT-1, MMT-4 ja MMT-5.

Joonisel 1 (B) on näidatud nende termistoride põhistruktuur ja konstruktsioon. Termistor MMT-1 on väljast kaetud emailvärviga ja on mõeldud töötama kuivades ruumides; termistorid MMT-4 ja MMT-5 on paigaldatud metallkapslitesse ja suletud. Seetõttu ei allu need keskkonna kahjulikele mõjudele, on loodud töötama igasuguse niiskuse tingimustes ja võivad olla isegi vedelikes (ei mõjuta termistori korpust).

Termistoride oomiline takistus on vahemikus 1000–200 000 oomi temperatuuril 20 ° C ja temperatuurikoefitsientα umbes 3% 1 °C kohta. Joonisel 2 on kujutatud kõverat, mis näitab termistori oomilise takistuse muutust protsentides selle temperatuuri funktsioonina. Sellel graafikul võetakse algväärtus takistuseks temperatuuril 20 ° C.

Kirjeldatud tüüpi termistorid on ette nähtud töötamiseks temperatuurivahemikus -100 kuni + 120 ° C. Nende ülekuumenemine on vastuvõetamatu.

Seda tüüpi soojustakistused (termistorid, termistorid) on väga stabiilsed, see tähendab, et nad hoiavad oma "külma" takistust praktiliselt muutumatuna, mille väärtus määratakse 20 ° C juures väga pikka aega. MMT-tüüpi termistoride kõrge stabiilsus määrab nende pika tööea, mis, nagu passis märgitud, on nende tavatöös praktiliselt piiramatu. MMT tüüpi termotakistitel (termistorid, termistorid) on hea mehaaniline tugevus.

Joonistel: mõne termistori konstruktsioon, termistori takistuse iseloomulik temperatuurisõltuvus.

Termistor on pooljuhtkomponent, millel on temperatuurist sõltuv elektritakistus. Leiutas 1930. aastal teadlane Samuel Ruben, tänaseni see komponent leiab tehnoloogias kõige laiema rakenduse.

Termistorid on valmistatud erinevatest materjalidest, mis on üsna kõrged - need on oluliselt paremad kui metallisulamid ja puhtad metallid, see tähendab spetsiaalsetest, spetsiifilistest pooljuhtidest.

Otseselt saadakse peamine takistuselement pulbermetallurgia abil, teatud metallide kalkogeniidide, halogeniidide ja oksiidide töötlemisel, andes neile erineva kuju, näiteks erineva suurusega ketaste või varraste kuju, suured seibid, keskmised torud, õhukesed plaadid , väikesed helmed, mille suurus ulatub mõnest mikronist kuni kümnete millimeetriteni ...

Elemendi takistuse ja selle temperatuuri vahelise korrelatsiooni olemuse järgi nad jagavad termistorid kaheks suureks rühmaks – posistoriteks ja termistoriteks... Posistoridel on positiivne TCS (sel põhjusel nimetatakse posistoreid ka PTC-termistoriteks) ja termistoreid negatiivseteks (neid nimetatakse seetõttu NTC-termistoriteks).

Termistor - temperatuurist sõltuv takisti, mis on valmistatud negatiivse temperatuuriteguri ja kõrge tundlikkusega pooljuhtmaterjalist, posistor -temperatuurist sõltuv positiivse koefitsiendiga takisti.Niisiis, posistori korpuse temperatuuri tõusuga suureneb ka selle takistus ja termistori temperatuuri tõusuga väheneb selle takistus vastavalt.

Tänapäeva termistoride materjalid on: siirdemetallide polükristalliliste oksiidide segud nagu koobalt, mangaan, vask ja nikkel, IIIIBV-tüüpi ühendid, aga ka legeeritud klaasjad pooljuhid nagu räni ja germaanium ning mõned muud ained. Tähelepanu väärivad baariumtitanaadil põhinevad tahkelahuse posistorid.

Termistorid võib laias laastus liigitada:

Madala temperatuuri klass (töötemperatuur alla 170 K);

Keskmise temperatuuri klass (töötemperatuur 170 K kuni 510 K);

Kõrgtemperatuuriline klass (töötemperatuur alates 570 K ja üle selle);

Eraldi klass kõrge temperatuur (töötemperatuur 900 K kuni 1300 K).

Kõik need elemendid, nii termistorid kui posistorid, võivad töötada mitmesugustes välistingimustes ja oluliste füüsiliste välis- ja voolukoormuste korral. Kuid tõsiste termotsükliliste režiimide korral muutuvad nende esialgsed termoelektrilised omadused, nagu nimitakistus toatemperatuuril ja temperatuuri takistustegur, aja jooksul.

On ka näiteks kombineeritud komponente termistorid koos kaudne küte ... Selliste seadmete korpused sisaldavad termistori ennast ja galvaaniliselt isoleeritud kütteelementi, mis määrab termistori algtemperatuuri ja vastavalt selle esialgse elektritakistuse.

Neid seadmeid kasutatakse muutuvate takistitena, mida juhib termistori kütteelemendile rakendatav pinge.

Sõltuvalt sellest, kuidas konkreetse komponendi I - V karakteristiku tööpunkt valitakse, määratakse ka ahela termistori töörežiim. Ja VAC ise on seotud disainifunktsioonid ja komponendi korpusele rakendatud temperatuuriga.

Temperatuurimuutuste reguleerimiseks ja dünaamiliselt muutuvate parameetrite (nt vooluhulk ja sisendpinge) kompenseerimiseks elektriahelad mis muutuvad pärast temperatuuritingimuste muutumist, kasutatakse termistoreid, mille tööpunkt on seatud I–V karakteristiku lineaarlõikele.

Kuid tööpunkt määratakse traditsiooniliselt I - V karakteristiku (NTC termistorid) langevale lõigule, kui termistorit kasutatakse näiteks käivitusseadmena, aegreleena, intensiivsuse jälgimise ja mõõtmise süsteemis. mikrolainekiirgus, tulekahjusignalisatsioonisüsteemides, tahkete ainete ja vedelike voolu reguleerimise seadmetes.

Tänapäeval populaarseim keskmise temperatuuriga termistorid ja posistorid TCS-iga vahemikus -2,4 kuni -8,4% 1 K kohta... Need töötavad laias vahemikus oomidest kuni megaoomideni.

On olemas suhteliselt madala TCR-iga 0,5% kuni 0,7% 1 K kohta, mis on valmistatud räni baasil. Nende takistus muutub peaaegu lineaarselt. Selliseid posistoreid kasutatakse laialdaselt temperatuuri stabiliseerimissüsteemides ja võimsuspooljuhtlülitite aktiivse jahutamise süsteemides mitmesugustes kaasaegsetes elektroonikaseadmetes, eriti võimsates. Need komponendid sobivad kergesti vooluringidesse ja ei võta palju ruumi.

Tüüpiline posistor on keraamilise ketta kujul, mõnikord paigaldatakse korraga mitu elementi järjestikku, kuid sagedamini - ühes versioonis kaitsva emailkattega. Posistoreid kasutatakse nende lihtsuse ja füüsilise stabiilsuse tõttu sageli kaitsmetena elektriahelate kaitsmiseks liigpinge ja voolu eest, samuti temperatuuriandureid ja automaatselt stabiliseeruvaid elemente.

Termistoreid kasutatakse laialdaselt paljudes elektroonikavaldkondades, eriti seal, kus on oluline temperatuuriprotsessi täpne juhtimine. See on oluline andmeedastusseadmete puhul, arvutitehnoloogia, suure jõudlusega CPU ja ülitäpsed tööstusseadmed.

Üks lihtsamaid ja populaarsemaid termistorirakenduste näiteid on sisendvoolu tõhus piiramine. Hetkel, kui võrgust toiteallikale antakse pinge, tekib äärmiselt terav märkimisväärne võimsus ja primaarahelas voolab suur laadimisvool, mis võib dioodisilla läbi põletada.

See vool on siin ja seda piirab termistor, see tähendab, et see ahela komponent muudab oma takistust sõltuvalt seda läbivast voolust, kuna Ohmi seaduse kohaselt see kuumeneb. Seejärel taastab termistor mõne minuti pärast oma esialgse takistuse niipea, kui see jahtub toatemperatuurini.