A termisztor (termisztor) egy szilárdtest elektronikus elem, amely úgy néz ki, mint egy állandó ellenállás, de kifejezett. hőmérséklet jellemző. Az ilyen típusú elektronikus eszközöket általában az analóg kimeneti feszültség megváltoztatására használják, hogy alkalmazkodjanak a környezeti hőmérséklet változásaihoz. Más szóval, a termisztor elektromos tulajdonságai és a működés elve közvetlenül összefüggenek egy fizikai jelenséggel - a hőmérséklettel.

A termisztor egy hőérzékeny félvezető elem, amely félvezető fém-oxidokból készül. Általában korong vagy golyó alakú, fémezett vagy csatlakozó vezetékekkel.

Az ilyen alakzatok lehetővé teszik, hogy az ellenállás értéke a hőmérséklet kis változásaival arányosan megváltozzon. A szabványos ellenállások esetében a melegítésből eredő ellenállásváltozás nem kívánatos jelenség.

De ugyanaz a hatás sikeresnek tűnik sok konstrukció során elektronikus áramkörök hőmérséklet-meghatározást igényel.

Tehát nem lineáris elektronikai eszköz A változó ellenállású termisztor termisztor-érzékelőként is jól használható. Az ilyen érzékelőket széles körben használják folyadékok és gázok hőmérsékletének szabályozására.

A nagy érzékenységű fém-oxidok alapján készült szilárdtest-készülékként működő termisztor molekuláris szinten működik.

A vegyértékelektronok aktívvá válnak, és negatív TCR-t vagy passzívat reprodukálnak, majd pozitív TCR-t reprodukálnak.

Ennek eredményeként az elektronikus eszközök - termisztorok - nagyon jó reprodukálható ellenállást mutatnak, miközben megtartják azokat a teljesítményjellemzőket, amelyek lehetővé teszik a produktív munkát 200 °C-ig terjedő hőmérséklet-tartományban.

A termisztorok alkalmazása a gyakorlatban

Az alkalmazás alapvető iránya, be ez az eset, rezisztív hőmérséklet-érzékelők. Ugyanezek az ellenálláscsaládba tartozó elektronikus elemek azonban sikeresen használhatók sorba kapcsolva más alkatrészekkel vagy eszközökkel.

Egyszerű áramkörök termisztorok beépítése, az eszközök működésének bemutatása mint hőmérséklet érzékelők- egyfajta feszültségátalakító az ellenállás változása miatt

Ez a kapcsolóáramkör lehetővé teszi az alkatrészen átfolyó áram szabályozását. Így a termisztorok valójában áramkorlátozóként is működnek.

A termisztorok a válaszidőtől és az üzemi hőmérséklettől függően különböző típusokban, anyagokban és méretekben állnak rendelkezésre.

A nedvesség behatolásától védett eszközök hermetikus módosításai vannak. Vannak magas üzemi hőmérsékletű és kompakt méretű kialakítások.

A termisztoroknak három leggyakoribb típusa van:

• labda,
• korong,
• kapszulázva.

Az eszközök a hőmérséklet változásától függően működnek:

1. Az ellenállás érték csökkentése érdekében.
2. Az ellenállás érték növelésére.

Vagyis kétféle eszköz létezik:

1. Negatív TCS (NTC).
2. Pozitív TCS-vel (PTC) rendelkezik.

Negatív TCS együttható

NTC Az NTC termisztorok a külső hőmérséklet emelkedésével csökkentik saját ellenállásértéküket. Általában ezeket az eszközöket gyakrabban használják hőmérséklet-érzékelőként, mivel szinte bármilyen típusú elektronikához ideálisak, ahol hőmérséklet-szabályozásra van szükség.

Az NTC termisztor viszonylag nagy negatív válasza azt jelenti, hogy a hőmérséklet kis változásai is jelentősen megváltoztathatják a készülék elektromos ellenállását. Ez a tényező ideális érzékelővé teszi az NTC modelleket. pontos mérés hőmérsékletek.

A termisztor kalibrálásának (ellenőrzésének) sémája: 1 - tápegység; 2 - áram iránya; 3 - a tesztelt elektronikus elem termisztor; 4 - kalibrációs mikroampermérő

Az NTC termisztorok, amelyek ellenállása a hőmérséklet emelkedésével csökken, különféle alapellenállással kaphatók. Általában az alap ellenállás szobahőmérsékleten.

Például: 25°C-ot vesszük kontroll (alap) hőmérsékleti pontnak. Innentől kezdve az eszközök értékei sorakoznak, például a következő megnevezések:

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

Egy másik fontos jellemzője a "B" érték. A "B" érték egy rögzített állandó, amelyet a termisztor kerámiaanyaga határoz meg.

Ugyanez az állandó határozza meg az ellenállási arány (R/T) görbe gradiensét egy bizonyos hőmérsékleti tartományban két hőmérsékleti pont között.

Minden termisztor anyagnak más anyagállandója van, és ezért egyéni ellenállás-hőmérséklet görbéje van.

Így a "B" konstans egy ellenállásértéket határoz meg a T1 alapnál (25 °C), és egy másik értéket a T2-nél (például 100 °C-on).

Ezért a B értéke határozza meg a termisztor anyagának állandó állandóját, amelyet a T1 és T2 tartomány korlátoz:

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

p.s. a hőmérsékleti értékeket a számításokban a Kelvin-beosztásban vettük.

Ebből következik, hogy egy adott eszköz „B” értékével (a gyártó jellemzői alapján), az elektronikai mérnöknek csak hőmérséklet- és ellenállástáblázatot kell készítenie, hogy megfelelő grafikont tudjon felépíteni a következő normalizált egyenlet segítségével:

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

ahol: T 1 , T 2 - hőmérséklet Kelvin-fokban; R 1 , R 2 - ellenállás a megfelelő hőmérsékleteken Ohmban.

Így például egy 10 kΩ ellenállású NTK termisztor "V" értéke 3455 25-100ºC hőmérséklet-tartományban.

Nyilvánvaló: a termisztorok a hőmérséklet változásával exponenciálisan változtatják az ellenállást, így a karakterisztika nem lineáris. A több ellenőrzési pontok be vannak állítva, annál pontosabb a görbe.

A termisztor használata aktív érzékelőként

Mivel a műszer aktív érzékelő típusú, működéséhez gerjesztő jelre van szükség. Bármilyen, a hőmérséklet változása miatti ellenállásváltozás feszültségváltozássá alakul.

Az ipar különféle kialakítású termisztorokat gyárt, beleértve a nagy pontosságú, megbízhatóan védett termisztorokat magas szintű rendszerekben való használatra

Ezt a hatást a legegyszerűbben úgy érhetjük el, ha a potenciálosztó áramkör részeként termisztort használunk, amint az az alábbi ábrán látható. Az ellenállás és a termisztor áramkörére állandó feszültség vonatkozik.

Például olyan áramkört használnak, ahol egy 10 kΩ-os termisztort sorba kötnek egy 10 kΩ-os ellenállással. Ebben az esetben a kimeneti feszültség a T = 25ºC alapon a tápfeszültség fele lesz.

Így a potenciálosztó áramkör egy egyszerű ellenállás-feszültség átalakító példája. Itt a termisztor ellenállását a hőmérséklet szabályozza, majd a hőmérséklettel arányos kimeneti feszültségérték kialakítása következik.

Egyszerűen fogalmazva: minél melegebb a termisztortest, annál alacsonyabb a kimeneti feszültség.

Eközben, ha megváltoztatja az R S soros ellenállás és az R TH termisztor helyzetét, ebben az esetben a kimeneti feszültség szintje az ellenkező vektorra változik. Vagyis minél jobban felmelegszik a termisztor, annál magasabb lesz a kimeneti feszültség szintje.

A termisztorok az alapvető hídkonfiguráció részeként is használhatók. Az R1 és R2 ellenállások közötti kapcsolat a referenciafeszültséget a kívánt értékre állítja be. Például, ha R1 és R2 rendelkezik ugyanazok az értékek ellenállás, a referenciafeszültség a tápfeszültség fele (V/2).

Az ezzel a hőszonda hídáramkörrel épített erősítő áramkör rendkívül érzékeny differenciálerősítőként vagy egyszerű Schmitt trigger áramkörként működhet kapcsoló funkcióval.

A termisztor beépítése egy hídáramkörbe: R1, R2, R3 hagyományos rögzített ellenállások; Rt - termisztor; A - mérőeszköz mikroampermérő

Probléma van a termisztorral ("önmelegítő" hatás). Ilyen esetekben a disszipált teljesítmény I 2 R elég magas, és több hőt hoz létre, mint amennyit a készülék háza képes elvezetni. Ennek megfelelően ez az "extra" hő befolyásolja az ellenállás értéket, téves leolvasást eredményezve.

Az egyik módja annak, hogy megszabaduljunk az „önmelegítő” hatástól, és pontosabb ellenállás-változást érjünk el a hőmérséklet (R / T) hatására, az, hogy a termisztort állandó áramforrásról tápláljuk.

Termisztor, mint bekapcsolási áramszabályozó

A műszereket hagyományosan rezisztív hőmérséklet-érzékeny átalakítóként használják. A termisztor ellenállása azonban nemcsak a környezet hatására változik, hanem a készüléken átfolyó elektromos áramtól is változások figyelhetők meg. Ugyanennek az "önmelegedésnek" a hatása.

Különféle elektromos berendezések az induktív komponensen:

• motorok,
• transzformátorok,
• elektromos lámpák,
• Egyéb,

első bekapcsoláskor túlzott bekapcsolási áramnak van kitéve. De ha egy termisztor sorba van kapcsolva az áramkörben, akkor hatékonyan korlátozható a nagy kezdeti áram. Ez a megoldás segít megnövelni az elektromos berendezések élettartamát.

Alacsony TCR termisztorokat (25°C-on) általában a bekapcsolási áram szabályozására használnak. Az úgynevezett áramkorlátozók (túlfeszültségek) az ellenállást nagyon alacsony értékre változtatják, amikor a terhelési áram áthalad.

A berendezés kezdeti bekapcsolásakor a bekapcsolási áram áthalad a hideg termisztoron, amelynek ellenállásértéke elég nagy. A terhelési áram hatására a termisztor felmelegszik, az ellenállás lassan csökken. Így simán szabályozható az áram a terhelésben.

Az NTC termisztorok meglehetősen hatékonyan nyújtanak védelmet a nem kívánt nagy bekapcsolási áramok ellen. Ennek az az előnye, hogy az ilyen típusú készülékek a szabványos ellenállásokhoz képest nagyobb bekapcsolási áramot is képesek hatékonyan kezelni.

Címkék:

A "termisztor" szó magától értetődő: A HŐELLÁTÁS olyan eszköz, amelynek ellenállása a hőmérséklettel változik.

A termisztorok erősen nemlineáris eszközök, és gyakran sokféle paraméterrel rendelkeznek. Ezért sok, még a tapasztalt mérnökök és áramkör-tervezők is kényelmetlenséget tapasztalnak, amikor ezekkel az eszközökkel dolgoznak. Ha azonban jobban megismeri ezeket az eszközöket, láthatja, hogy a termisztorok valójában eléggé jók egyszerű eszközök.

Először is meg kell mondani, hogy nem minden olyan eszközt nevezünk termisztornak, amely megváltoztatja az ellenállást a hőmérséklettel. Például, ellenállás hőmérők, amelyek kis csavart huzaltekercsekből vagy porlasztott fémfóliákból készülnek. Bár paramétereik a hőmérséklettől függenek, nem úgy működnek, mint a termisztorok. Általában a "termisztor" kifejezést a hőmérséklet-érzékenységgel kapcsolatban használják félvezető eszközöket.

A termisztoroknak két fő osztálya van: NTC (Temperature Coefficient of Resistance) és PTC.

Két alapvetően különböző típusú PTC termisztort gyártanak. Egyesek NTC termisztorokként készülnek, míg mások szilíciumból készülnek. A PTC termisztorokat röviden ismertetjük, különös tekintettel a gyakoribb NTC termisztorokra. Így, ha nincsenek speciális utasítások, akkor NTC termisztorokról beszélünk.

Az NTC termisztorok rendkívül érzékeny, nem lineáris, szűk tartományú eszközök, amelyek ellenállása a hőmérséklet emelkedésével csökken. Az 1. ábra egy görbe, amely az ellenállás változását mutatja a hőmérséklet függvényében, és egy tipikus az ellenállás hőmérsékletfüggése. Az érzékenység hozzávetőlegesen 4-5%/°C. Az ellenállásértékek széles skálája létezik, az ellenállás változása fokonként sok ohmot, sőt kiloohmot is elérhet.

R R o

1. ábra Az NTC termisztorok nagyon érzékenyek és nagyrészt

A fokozatok nem lineárisak. R o lehet ohm, kiloohm vagy megoohm:

1-ellenállás arány R/R o; 2- hőmérséklet o C-ban

Lényegében a termisztorok félvezető kerámiák. Fém-oxidok (általában nikkel- és mangán-oxidok) poraiból készülnek, néha hozzáadva egy kis mennyiséget egyéb oxidok. A por alakú oxidokat vízzel és különféle kötőanyagokkal keverik össze, hogy tésztát képezzenek, amelyet 1000 °C feletti hőmérsékleten alakítanak ki és égetnek ki.

Egy vezetőképes fémbevonatot (általában ezüstöt) hegesztenek rá, és a vezetékeket csatlakoztatják. A kész termisztort általában epoxigyantával vagy üveggel vonják be, vagy valamilyen más csomagba foglalják.

ábrából. 2. ábrán látható, hogy sokféle termisztor létezik.

A termisztorok 2,5–25,5 mm átmérőjű tárcsák és alátétek formájában vannak, különböző méretű rudak formájában.

Néhány termisztort először nagy lemezekké készítenek, majd négyzetekre vágják. Nagyon kicsi termisztorok úgy készülnek, hogy egy csepp tésztát közvetlenül égetnek ki két tűzálló titánötvözet vezetékre, majd a termisztort üvegbe mártják, hogy bevonatot képezzenek.

Tipikus paraméterek

A "tipikus paraméterek" mondása nem teljesen helyes, mivel a termisztorokra csak néhány jellemző paraméter létezik. Sok termisztorhoz különféle típusok, méretek, formák, címletek és tűrések, ugyanaz van nagyszámú műszaki feltételek. Ezenkívül a különböző gyártók termisztorai gyakran nem cserélhetők fel.

Vásárolhat olyan termisztorokat, amelyek ellenállása (25 o C-on - az a hőmérséklet, amelyen a termisztor ellenállását általában meghatározzák) egy ohmtól tíz megaohmig vagy nagyobb. Az ellenállás a termisztor méretétől és alakjától függ, azonban az egyes típusoknál az ellenállásértékek 5-6 nagyságrenddel eltérhetnek, amit az oxidkeverék egyszerű változtatásával érünk el. A keverék cseréjekor az ellenállás hőmérsékletfüggésének formája is megváltozik (R-T görbe), és változik a stabilitás magas hőmérsékleten is. Szerencsére termisztorok nagy ellenállás elegendő a magas hőmérsékleten való használatra, és általában stabilabb is.

Az olcsó termisztorok általában meglehetősen nagy paramétertűréssel rendelkeznek. Például, megengedett értékek az ellenállás 25 °C-on ± 20% és ± 5% között változik. Magasabb vagy alacsonyabb hőmérsékleten a paraméterek terjedése még jobban megnő. Egy tipikus termisztor esetében, amelynek érzékenysége 4% Celsius-fokon, a megfelelő mért hőmérsékleti tűrések körülbelül ± 5° és ± 1,25° C között változnak 25° C-on. A nagy pontosságú termisztorokról ebben a cikkben később lesz szó.

Korábban azt mondták, hogy a termisztorok szűk hatótávolságú eszközök. Ezt tisztázni kell: a legtöbb termisztor a -80°C és 150°C közötti tartományban működik, és vannak (általában üvegbevonatú) eszközök, amelyek 400°C-on és magasabb hőmérsékleten működnek. Gyakorlati okokból azonban a termisztorok nagyobb érzékenysége korlátozza hasznos hőmérséklet-tartományukat. Egy tipikus termisztor ellenállása 10 000 vagy 20 000 tényezővel változhat -80 ° C és + 150 ° C közötti hőmérsékleten. Elképzelhető, hogy milyen nehézségekbe ütközik egy olyan áramkör tervezése, amely e tartomány mindkét végén pontosan mérhet (hacsak nem tartomány kapcsolást alkalmaznak). A termisztor ellenállása nulla fokon nem haladja meg a néhány ohmot

A legtöbb termisztor forrasztást használ a vezetékek belső csatlakoztatására. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen termisztor nem használható a forraszanyag olvadáspontja feletti hőmérséklet mérésére. A termisztorok epoxibevonata forrasztás nélkül is csak legfeljebb 200 ° C-on marad meg. Magasabb hőmérséklet esetén üvegbevonatú termisztorokat kell használni hegesztett vagy olvasztott vezetékekkel.

A stabilitási követelmények szintén korlátozzák a termisztorok használatát magas hőmérsékleten. A termisztorok szerkezete megváltozni kezd, ha magas hőmérsékletnek vannak kitéve, és a változás sebességét és jellegét nagymértékben meghatározza az oxidkeverék és a termisztor gyártási módja. Az epoxibevonatú termisztorok elsodródása körülbelül 100 °C feletti hőmérsékleten kezdődik. Ha egy ilyen termisztort folyamatosan 150°C-on üzemeltetünk, akkor a drift évente több fokkal is mérhető. Az alacsony ellenállású termisztorok (például 25 °C-on nem több, mint 1000 ohm) gyakran még rosszabbak – látható, hogy elsodródnak, amikor körülbelül 70 °C-on működnek.100 °C-on pedig megbízhatatlanná válnak.

Az olcsó, nagy tűréshatárokkal rendelkező készülékek kevesebb részletre való odafigyeléssel készülnek, és még rosszabb eredményeket produkálhatnak. Másrészt néhány megfelelően tervezett üvegbevonatú termisztor kiváló stabilitású még magasabb hőmérsékleten is. Az üvegbevonatú gyöngytermisztorok nagyon jó stabilitásúak, akárcsak a közelmúltban bemutatott üvegbevonatú lemezes termisztorok. Emlékeztetni kell arra, hogy a sodródás a hőmérséklettől és az időtől is függ. Így például általában lehetséges egy epoxibevonatú termisztor használata rövid távú, 150 °C-ra történő melegítéshez jelentősebb eltolódás nélkül.

Termisztorok használatakor a névleges értéket kell figyelembe venni állandó teljesítmény disszipáció. Például egy kis epoxi bevonatú termisztor disszipációs állandója egy milliwatt/ Celsius-fok csendes levegőben. Más szóval, egy milliwatt teljesítmény egy termisztorban egy Celsius-fokkal növeli a belső hőmérsékletét, két milliwatt pedig két fokkal, és így tovább. Ha egy kiloohmos termisztorra egy voltos feszültséget kapcsolunk, amelynek disszipációs állandója 1 milliwatt Celsius-fok, egy Celsius fokos mérési hiba keletkezik. A termisztorok több energiát oszlanak el, ha folyadékba merítik őket. Ugyanez a fent említett kis epoxibevonatú termisztor 8 mW/°C-ot disszipál jól összekevert olajban. Termisztorok nagy méretekállandó diszperziója jobb, mint kis eszközök. Például egy tárcsa vagy alátét formájú termisztor 20 vagy 30 mW / o C-ot tud eloszlatni a levegőben.. Emlékeztetni kell arra, hogy ahogy a termisztor ellenállása a hőmérséklettel változik, úgy a disszipált teljesítménye is változik.

Termisztor egyenletek

Nincs pontos egyenlet a termisztor viselkedésének leírására, csak közelítőek. Tekintsünk két széles körben használt közelítő egyenletet.

Az első közelítő egyenlet, az exponenciális, meglehetősen kielégítő korlátozott számára hőmérsékleti tartományok, különösen alacsony pontosságú termisztorok használatakor.

Azokat a félvezető ellenállásokat, amelyek ellenállása a hőmérséklettől függ, termisztoroknak nevezzük. Jelentős hőmérsékleti ellenállási együtthatóval rendelkeznek, amelynek értéke sokszorosa a fémek értékének. Széles körben használják az elektrotechnikában.

A elektromos diagramok A termisztorok jelölése:

Eszköz és munka

Egyszerű kialakításúak, különböző méretben és formában kaphatók.

A félvezetőkben kétféle szabad töltéshordozó létezik: elektronok és lyukak. Állandó hőmérsékleten ezek a hordozók véletlenszerűen keletkeznek és eltűnnek. A szabad hordozók átlagos száma dinamikus egyensúlyban van, azaz változatlan.

Amikor a hőmérséklet megváltozik, az egyensúly megbomlik. Ha a hőmérséklet emelkedik, akkor a töltéshordozók száma is nő, és a hőmérséklet csökkenésével a hordozók koncentrációja is csökken. A hőmérséklet befolyásolja a félvezető ellenállását.

Ha a hőmérséklet megközelíti az abszolút nullát, akkor a félvezető dielektrikum tulajdonsággal rendelkezik. Erősen melegítve tökéletesen vezeti az áramot. A termisztor fő jellemzője, hogy ellenállása leginkább a szokásos hőmérsékleti tartományban (-50 +100 fok) függ a hőmérséklettől.

A népszerű termisztorok félvezető rúd formájában készülnek, amely zománcozott. Elektródák és érintkezősapkák csatlakoznak hozzá. Az ilyen ellenállásokat száraz helyeken használják.

Egyes termisztorok fém zárt tokban vannak elhelyezve. Ezért használhatók nedves helyeken, agresszív környezetben.

A tok tömítettségét ón és üveg segítségével hozzák létre. A félvezető rudak fémezett fóliába vannak csomagolva. Az áram csatlakoztatására nikkelhuzalt használnak. A névleges ellenállás értéke 1-200 kOhm, az üzemi hőmérséklet -100 +129 fok.

A termisztor működési elve a hőmérséklet változásának tulajdonságán alapul. Tiszta fémek gyártásához használják: réz és platina.

fő paraméterei

• tks– hőellenállási együttható, egyenlő az áramköri szakasz ellenállásának változásával, ha a hőmérséklet 1 fokkal változik. Ha a TCR pozitív, akkor a termisztorok meghívásra kerülnek posistorok(RTS termisztorok). És ha a TCS negatív, akkor termisztorok(NTC termisztorok). A pozisztoroknál a hőmérséklet emelkedésével az ellenállás is nő, míg a termisztoroknál minden fordítva történik.
• Névleges ellenállás az ellenállás értéke 0 foknál.
• Működési hatótáv. Az ellenállásokat alacsony hőmérsékletűre (kevesebb, mint 170 K), közepes hőmérsékletűre (170-510 K), magas hőmérsékletűre (több mint 570 K) osztják.
• Teljesítménydisszipáció . Ez az a teljesítmény, amelyen belül a termisztor működés közben fennmarad állítsa be a paramétereket műszaki feltételek szerint.

A termisztorok típusai és jellemzői

Minden gyártásban lévő hőmérséklet-érzékelő a hőmérséklet jellé alakításának elvén működik elektromos áram amelyek nagy sebességgel, nagy távolságokon továbbíthatók. Bármely mennyiség átalakítható elektromos jelekké, ha digitális kóddá alakítja azokat. Ezeket nagy pontossággal továbbítják, és számítástechnikával dolgozzák fel.

Fém termisztorok

Az áramvezetők messzemenően használhatók termisztorok anyagaként, mivel bizonyos követelményeket támasztanak a termisztorokkal szemben. Az előállításukhoz használt anyagnak magas TCR-értékkel kell rendelkeznie, és az ellenállásnak a hőmérséklettől kell függnie egy lineáris grafikon mentén, széles hőmérsékleti tartományban.

Ezenkívül a fémvezetőnek közömbösnek kell lennie a külső környezet agresszív hatásaival szemben, és minőségileg reprodukálnia kell a jellemzőket, ami lehetővé teszi az érzékelők cseréjét speciális beállítások és mérőműszerek nélkül.

Az ilyen igényekhez a réz és a platina kiválóan alkalmas, eltekintve a magas költségektől. Az ezeken alapuló termisztorokat platinának és réznek nevezik. A TSP (platina) hőellenállások -260 - 1100 fokos hőmérsékleten működnek. Ha a hőmérséklet 0 és 650 fok között van, akkor az ilyen érzékelőket mintákként és szabványokként használják, mivel ebben az intervallumban az instabilitás nem haladja meg a 0,001 fokot.

A platina termisztorok hátrányai közé tartozik az átalakítás nemlinearitása és a magas költségek. Ezért a paraméterek pontos mérése csak a működési tartományban lehetséges.

A gyakorlatban széles körben használják a TCM termisztorok olcsó rézmintáit, amelyekben az ellenállás hőmérséklettől való függésének linearitása sokkal nagyobb. Hátrányuk az alacsony ellenállás és a magas hőmérséklettel szembeni instabilitás, a gyors oxidáció. Ebben a tekintetben a réz alapú hőellenállások korlátozottan használhatók, legfeljebb 180 fok.

A platina és réz érzékelők felszereléséhez 2 vezetékes vezetéket használnak a készüléktől legfeljebb 200 méter távolságra. Ha a távolság nagyobb, akkor alkalmazza, amelyben a harmadik vezető szolgál a vezetékek ellenállásának kompenzálására.

A platina és a réz termisztorok hátrányai között meg lehet említeni alacsony sebességüket. Termikus tehetetlenségük több percet is elér. Vannak kis tehetetlenségű termisztorok, amelyek válaszideje nem haladja meg a néhány tizedmásodpercet. Ez az érzékelők kis méretével érhető el. Az ilyen hőellenállásokat üveghüvelyben lévő mikrohuzalból készítik. Ezek az érzékelők alacsony tehetetlenségűek, tömítettek és nagy stabilitásúak. Kis méreteknél több kOhm ellenállásuk van.

Félvezető

Az ilyen ellenállásokat termisztoroknak nevezzük. A platina- és rézmintákhoz képest megnövekedett érzékenységgel és negatív TCR-értékkel rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy a hőmérséklet emelkedésével az ellenállás ellenállása csökken. A termisztorok TCR-értéke sokkal magasabb, mint a platina- és rézérzékelőké. Kis méreteknél ellenállásuk eléri az 1 megaohmot, ami nem teszi lehetővé a vezetők ellenállásának mérését.

Hőmérsékletmérésre nagy népszerűségnek örvendtek a KMT félvezető alapú, kobalt- és mangán-oxidokból álló termisztorok, valamint a réz- és mangán-oxid alapú MMT hőellenállások. Az ellenállás hőmérséklettől való függése a grafikonon jó linearitású a -100 +200 fokos hőmérséklet-tartományban. A félvezetők termisztorainak megbízhatósága meglehetősen magas, a tulajdonságok hosszú ideig elegendő stabilitást mutatnak.

Legfőbb hátrányuk az a tény, hogy az ilyen termisztorok tömeggyártása során nem lehet biztosítani a jellemzőik szükséges pontosságát. Ezért egy különálló ellenállás különbözni fog a másik mintától, mint például a tranzisztorok, amelyek eltérő erősítéssel rendelkezhetnek ugyanabból a kötegből, nehéz két azonos mintát találni. Ez a negatív pont igényt teremt további beállítások berendezést a termisztor cseréjekor.

A termisztorok csatlakoztatásához általában hídkapcsolást használnak, amelyben a hidat potenciométerrel egyensúlyozzák. Az ellenállás ellenállásának hőmérséklet hatására bekövetkező változása során a híd a potenciométer beállításával kiegyensúlyozható.

Egy ilyen módszer kézi beállítás oktatói laborokban használják a munka bemutatására. A potenciométer gomb fokos beosztású skálával van felszerelve. A gyakorlatban ben összetett sémák mérések esetén ez a beállítás automatikusan megtörténik.

Termisztorok alkalmazása

A hőérzékelők működésében kétféle üzemmód létezik. Az első módban az érzékelő hőmérsékletét csak a környezeti hőmérséklet határozza meg. Az ellenálláson átfolyó áram kicsi és nem képes felmelegíteni.

A 2. üzemmódban a termisztort az átfolyó áram fűti, hőmérsékletét pedig a hőátadás körülményei határozzák meg, például a fúvási sebesség, a gáz sűrűsége stb.

Termisztorok a diagramokban (NTS)és ellenállások (RTS) negatív és pozitív ellenállási együtthatókkal rendelkeznek, és a következőképpen jelöljük:

Termisztor alkalmazások

• Hőmérséklet mérés.
• Háztartási gépek: fagyasztók, hajszárítók, hűtőszekrények stb.
• Autóelektronika: fagyálló hűtés, olaj, kipufogógáz szabályozás, fékrendszerek, kabin hőmérséklet mérése.
• Klímák: hőelosztás, szobahőmérséklet szabályozás.
• Ajtók zárása fűtőberendezésekben.
• Elektronikai ipar: lézerek és diódák hőmérséklet-stabilizálása, valamint tekercsek réztekercsei.
• NÁL NÉL mobiltelefonok a fűtés kompenzálására.
• Motorok indítóáramának korlátozása, világító lámpák,.
• Folyadéktöltés vezérlés.

Pozistorok használata

• Elleni védelem a motorokban.
• Olvadás elleni védelem áram túlterhelés esetén.
• A kapcsolási tápegység bekapcsolási idejének késleltetése.
• Számítógép-monitorok és TV-kineszkópok a hatástalanításhoz és a színzavarok megelőzéséhez.
• A hűtőkompresszor indítóiban.
• Transzformátorok és motorok termikus blokkolása.
• Információtároló eszközök.
• Fűtőberendezésként karburátorokhoz.
• Háztartási gépeknél: az ajtó becsukása mosógép, hajszárítóban stb.

Félvezető hőellenállások. Termisztorok. Termisztorok. Működési elv és jellemzők

A félvezető termisztorok működésének alapjai, típusai, specifikációk, az ellenállás hőmérsékletfüggésének grafikonja.

A félvezetők ellenállásának jelentős függése a hőmérséklettől lehetővé tette érzékeny termisztorok (termisztorok, hőellenállások) tervezését, amelyek nagy hőmérsékleti ellenállási együtthatójú ömlesztett félvezető ellenállások. A termisztorok a céltól függően eltérő ellenállásértékű anyagokból készülnek. A termisztorok gyártásához elektronikus és lyukas vezetőképességű félvezetőket és tiszta anyagokat is lehet használni. A termisztor anyagának minőségét meghatározó fő paraméterei: a hőmérsékleti együttható értéke, a kémiai stabilitás és az olvadáspont.

A legtöbb termisztor típus csak bizonyos hőmérsékleti határokon belül működik megbízhatóan. A normát meghaladó túlmelegedés káros hatással van a termisztorra (hőellenállás), és néha akár halálához is vezethet.

A környezet káros hatásai és elsősorban a levegő oxigénje elleni védelem érdekében a termisztorokat esetenként inert gázzal töltött hengerbe helyezik.

A termisztor kialakítása nagyon egyszerű. Egy félvezető darabból izzószálat, rudat, téglalap alakú lemezt, golyót vagy más alakot formálnak. Két kapocs van felszerelve a termisztor ellentétes részeire. A termisztor ohmos ellenállásának értéke általában észrevehetően nagyobb, mint az áramkör többi elemének ellenállásértéke, és ami a legfontosabb, élesen függ a hőmérséklettől. Tehát amikor áram folyik egy áramkörben, annak nagyságát főként a termisztor ohmos ellenállása, vagy végső soron a hőmérséklete határozza meg. A termisztor hőmérsékletének emelkedésével az áramkörben lévő áram növekszik, és fordítva, a hőmérséklet csökkenésével az áramerősség csökken.

A termosztát fűtése történhet a környezet hőátadásával, magában a termisztorban történő hőleadással, amikor elektromos áram halad át rajta, vagy végül speciális fűtőtekercsek segítségével. A termisztor fűtésének módja közvetlenül kapcsolódik a gyakorlati használatához.

A termisztor ellenállása a hőmérséklet változásával három nagyságrenddel, azaz 1000-szer változhat. Ez jellemző a rosszul vezető anyagokból készült termisztorokra. Jól vezető anyagok esetén az arány tíz tartományba esik.

Bármely termisztornak van hőtehetetlensége, ami bizonyos esetekben pozitív szerepet játszik, másokban vagy gyakorlatilag nincs jelentősége, vagy negatív hatással van és korlátozza a termisztorok felhasználási határait. A hőtehetetlenség abban nyilvánul meg, hogy a melegítésnek kitett termisztor nem azonnal veszi fel a fűtőelem hőmérsékletét, hanem csak egy idő után. A termisztor hőtehetetlenségének jellemzője lehet az úgynevezett időállandóτ . Az időállandó számszerűen megegyezik azzal az idővel, amely alatt a termisztor, amelyet korábban 0 ° C-on tartottak, majd 100 ° C hőmérsékletű környezetbe vitték, 63% -kal csökkenti ellenállását.

A legtöbb félvezető termisztor esetében az ellenállás hőmérséklettől való függése nem lineáris (1. ábra, A). A termisztor hőtehetetlensége alig különbözik a higanyhőmérőétől.

Normál működés mellett a termisztorok paraméterei keveset változnak az idő múlásával, ezért élettartamuk meglehetősen hosszú, és a termisztor márkájától függően változik a tartományban, amelynek felső határát több évre számolják.

Vegyünk például röviden háromféle termisztort (hőellenállást): MMT-1, MMT-4 és MMT-5.

Az 1(B) ábra e termisztorok fő elrendezését és felépítését mutatja. Az MMT-1 termisztor kívülről zománcfestékkel van bevonva, és száraz helyiségekben való használatra készült; Az MMT-4 és MMT-5 termisztorok fémkapszulákba vannak szerelve és lezárva. Ezért nincsenek kitéve a környezet káros hatásainak, bármilyen páratartalom melletti működésre tervezték, és akár folyadékokban is lehetnek (nem hatnak a termisztorok testére).

A termisztorok ohmos ellenállása 1000-200000 ohm 20 °C hőmérsékleten, és a hőmérsékleti együtthatóα körülbelül 3% 1 °C-on. A 2. ábra egy görbe, amely egy termisztor ohmos ellenállásának százalékos változását mutatja a hőmérsékletének függvényében. Ezen a diagramon a kezdő érték 20°C-on elfogadott ellenállás.

A leírt termisztortípusokat -100 és + 120 ° C közötti hőmérséklet-tartományban történő működésre tervezték. Túlmelegedésük elfogadhatatlan.

Az említett típusok hőellenállásai (termisztorok, termisztorok) nagyon stabilak, azaz gyakorlatilag változatlan formában megőrzik "hideg" ellenállásukat, melynek értéke 20 °C-on nagyon hosszú ideig meghatározható. Az MMT típusú termisztorok nagy stabilitása határozza meg hosszú élettartamukat, amely az útlevélben feltüntetett módon normál üzemben gyakorlatilag korlátlan. Az MMT típusú hőellenállások (termisztorok, termisztorok) jó mechanikai szilárdságúak.

Az ábrákon: egyes termisztorok kialakítása, a termisztor ellenállásának jellemző hőmérsékletfüggése.

A termisztor egy félvezető alkatrész, amelynek hőmérsékletfüggő elektromos ellenállása van. Samuel Ruben tudós találta fel 1930-ban, a mai napig ezt a komponenst a technológiában találja a legszélesebb körű alkalmazást.

A termisztorok különféle anyagokból készülnek, amelyek meglehetősen magasak - lényegesen jobbak, mint a fémötvözetek és a tiszta fémek, vagyis speciális, specifikus félvezetőkből.

Közvetlenül a fő ellenálló elemet porkohászattal, bizonyos fémek kalkogenideinek, halogenidjeinek és oxidjainak feldolgozásával állítják elő, különféle formákat adva nekik, például különböző méretű korongok vagy rudak alakját, nagy alátéteket, közepes csöveket, vékony lemezeket, kis gyöngyöket. , néhány mikrontól több tíz milliméterig terjedő méretű.

Az elem ellenállása és hőmérséklete közötti összefüggés természeténél fogva, osztja a termisztorokat két nagy csoportra - termisztorokra és termisztorokra. A termisztorok pozitív TCR-rel rendelkeznek (ezért a termisztorokat PTC termisztoroknak is nevezik), a termisztoroknak pedig negatív a TCR-je (ezért nevezik őket NTC termisztoroknak).

Termisztor - hőmérséklettől függő ellenállás, negatív hőmérsékleti együtthatóval és nagy érzékenységű félvezető anyagból, pozisztor -hőmérséklet-függő ellenállás pozitív együtthatóval.Tehát a poszisztorház hőmérsékletének növekedésével az ellenállása is növekszik, és a termisztor hőmérsékletének növekedésével az ellenállása ennek megfelelően csökken.

A termisztorok anyagai manapság a következők: polikristályos átmenetifém-oxidok keverékei, mint például kobalt, mangán, réz és nikkel, IIIBV típusú vegyületek, valamint adalékolt, üveges félvezetők, például szilícium és germánium, valamint néhány egyéb anyag. Figyelemre méltóak a bárium-titanát alapú szilárd oldatokból készült pozisztorok.

A termisztorok általában a következőkre oszthatók:

Alacsony hőmérsékleti osztály (170 K alatti üzemi hőmérséklet);

Közepes hőmérsékleti osztály (üzemi hőmérséklet 170 K és 510 K között);

Magas hőmérsékleti osztály (üzemi hőmérséklet 570 K-től és magasabb);

Külön osztály magas hőmérsékletű (üzemi hőmérséklet 900 K és 1300 K között).

Mindezek az elemek, mind a termisztorok, mind a pozisztorok, különféle klimatikus külső körülmények között, jelentős fizikai külső és áramterhelés mellett működhetnek. Súlyos hőciklusos körülmények között azonban kezdeti termoelektromos jellemzőik idővel változnak, például a névleges ellenállás szobahőmérsékleten és az ellenállás hőmérsékleti együtthatója.

Vannak például kombinált alkatrészek is termisztorokkal közvetett fűtés . Az ilyen készülékeknél mind a termisztor, mind a galvanikusan leválasztott fűtőelem kerül elhelyezésre, amely beállítja a termisztor kezdeti hőmérsékletét, és ennek megfelelően a kezdeti elektromos ellenállását.

Ezeket az eszközöket változó ellenállásokként használják, amelyeket a termisztoros fűtőelemre adott feszültség szabályoz.

Attól függően, hogy az adott alkatrész IV karakterisztikája alapján hogyan választják ki a működési pontot, az áramkörben lévő termisztor működési módját is meghatározzák. És maga a VAC kapcsolódik hozzá tervezési jellemzőkés az alkatrész testére alkalmazott hőmérséklettel.

Hőmérséklet-ingadozás szabályozására és a dinamikusan változó paraméterek kompenzálására, mint például az áramáramlás és az alkalmazott feszültség elektromos áramkörök, a hőmérsékleti viszonyok változása után változó, termisztorokat használnak a CVC lineáris szakaszán a működési pont beállításával.

De a működési pontot hagyományosan a CVC (NTC termisztorok) leeső szakaszán állítják be, ha a termisztort például indítóeszközként, időreléként, a mikrohullámú sugárzás intenzitásának nyomon követésére és mérésére szolgáló rendszerben használják, tűzjelző rendszerekben, ömlesztett szilárdanyag-áramlást szabályozó berendezésekben és folyadékokban.

Ma a legnépszerűbb közepes hőmérsékletű termisztorok és pozisztorok TCR-rel -2,4 és -8,4% / 1 K között. Az ellenállások széles tartományában működnek, az ohm egységektől a megaohm egységig.

Léteznek szilícium alapú, viszonylag kis TCS-vel rendelkező, 0,5% és 0,7% / 1 K közötti poszitorok. Ellenállásuk szinte lineárisan változik. Az ilyen pozisztorokat széles körben használják hőmérséklet-stabilizáló rendszerekben és teljesítmény-félvezető kapcsolók aktív hűtőrendszereiben számos modern elektronikus eszközben, különösen nagy teljesítményűekben. Ezek az alkatrészek könnyen illeszkednek az áramkörökbe, és nem foglalnak sok helyet a táblákon.

Egy tipikus pozisztor kerámia korong formájú, néha több elemet sorba szerelnek egy házba, de gyakrabban egyetlen változatban védőzománcbevonatban. A pozisztorokat gyakran használják biztosítékként az elektromos áramkörök feszültség- és áramtúlterhelés elleni védelmére, valamint a hőmérséklet-érzékelők és az automatikus stabilizáló elemek szerénységük és fizikai stabilitásuk miatt.

A termisztorokat széles körben használják az elektronika számos területén, különösen ott, ahol fontos a pontos hőmérsékletszabályozás. Ez igaz az adatátviteli berendezésekre, számítógépes technológia, nagy teljesítményű CPU-k és nagy pontosságú ipari berendezések.

A termisztorok egyik legegyszerűbb és legnépszerűbb alkalmazása a bekapcsolási áram hatékony korlátozása. Abban a pillanatban, amikor a hálózatról a tápfeszültségre kerül a feszültség, rendkívül éles, jelentős kapacitás lép fel, és a primer körben nagy töltőáram folyik, ami elégetheti a diódahidat.

Ezt az áramot itt a termisztor korlátozza, vagyis az áramkör ezen komponense a rajta áthaladó áram függvényében változtatja az ellenállását, mivel az Ohm törvénye szerint felmelegszik. A termisztor néhány perc múlva visszanyeri eredeti ellenállását, miután szobahőmérsékletre hűlt.