Termistor (termistor) - elemen elektronik solid-state yang terlihat seperti resistor permanen, tetapi memiliki bunyi karakteristik suhu... Jenis perangkat elektronik ini biasanya digunakan untuk memvariasikan tegangan output analog sebagai respons terhadap perubahan suhu lingkungan. Dengan kata lain, sifat listrik termistor dan prinsip operasi secara langsung berkaitan dengan fenomena fisik - suhu.

Termistor adalah elemen semikonduktor termosensitif berdasarkan oksida logam semikonduktor. Biasanya dalam bentuk piringan atau bola dengan timah logam atau penghubung.

Bentuk-bentuk ini memungkinkan nilai resistif berubah sebanding dengan perubahan suhu yang kecil. Untuk resistor standar, perubahan resistansi dari pemanasan dipandang sebagai fenomena yang tidak diinginkan.

Tetapi efek yang sama tampaknya berhasil ketika membangun banyak sirkuit elektronik membutuhkan penentuan suhu.

Jadi, menjadi non-linier peralatan elektronik dengan resistansi variabel, termistor berhasil cocok untuk bekerja sebagai sensor termistor. Sensor semacam ini banyak digunakan untuk memantau suhu cairan dan gas.

Bertindak sebagai perangkat solid-state berdasarkan oksida logam yang sangat sensitif, termistor beroperasi pada tingkat molekuler.

Elektron valensi menjadi aktif dan mereproduksi TCS negatif atau pasif dan kemudian mereproduksi TCS positif.

Akibatnya, perangkat elektronik - termistor - menunjukkan resistivitas yang dapat direproduksi dengan sangat baik sambil mempertahankan karakteristik kinerja yang memungkinkannya bekerja secara produktif dalam kisaran suhu hingga 200ºC.

Penggunaan termistor dalam praktik

Arah dasar aplikasi di pada kasus ini adalah sensor suhu resistif. Namun, elemen elektronik yang sama yang termasuk dalam keluarga resistor ini dapat berhasil digunakan secara seri dengan komponen atau perangkat lain.

Sirkuit sederhana penyertaan termistor, menunjukkan pengoperasian perangkat sebagai sensor suhu- semacam konverter tegangan karena perubahan resistansi

Sirkuit switching ini memungkinkan Anda untuk mengontrol arus yang mengalir melalui komponen. Dengan demikian, termistor, pada kenyataannya, juga bertindak sebagai pembatas arus.

Termistor tersedia dalam berbagai jenis, bahan, dan ukuran tergantung pada waktu respons dan suhu pengoperasian.

Ada modifikasi perangkat kedap udara, terlindung dari penetrasi kelembaban. Ada desain untuk suhu pengoperasian yang tinggi dan ukuran yang ringkas.

Ada tiga jenis termistor yang paling umum:

• bola,
• cakram,
• dienkapsulasi.

Perangkat bekerja tergantung pada perubahan suhu:

1. Untuk menurunkan nilai resistif.
2. Untuk meningkatkan nilai resistif.

Artinya, ada dua jenis perangkat:

1. TCS negatif (NTC).
2. TCS positif (PTC).

Koefisien TCS negatif

Termistor NTC NTC menurunkan nilai resistifnya saat suhu luar naik. Biasanya, perangkat inilah yang lebih sering digunakan sebagai sensor suhu, karena ideal untuk hampir semua jenis elektronik yang memerlukan kontrol suhu.

Respon negatif yang relatif besar dari termistor NTC berarti bahwa perubahan suhu yang kecil pun dapat secara signifikan mengubah hambatan listrik instrumen. Faktor ini membuat model NTC sensor ideal. pengukuran yang akurat suhu.

Kalibrasi termistor (periksa) skema: 1 - catu daya; 2 - arah arus; 3 - elemen elektronik yang diuji - termistor; 4 - mikroammeter kalibrasi

Termistor NTC, yang mengurangi resistansi dengan meningkatnya suhu, tersedia dalam berbagai resistansi dasar sesuai desain. Biasanya resistansi dasar berada pada suhu kamar.

Misalnya: 25ºC diambil sebagai titik suhu acuan (dasar). Dari sini, nilai perangkat dibangun, misalnya, dari peringkat berikut:

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

Lain karakteristik penting adalah nilai "B". Nilai "B" adalah konstanta yang ditentukan oleh bahan keramik dari mana termistor dibuat.

Konstanta yang sama menentukan gradien kurva rasio resistansi (R/T) pada rentang temperatur tertentu antara dua titik temperatur.

Setiap bahan termistor memiliki konstanta bahan yang berbeda dan oleh karena itu memiliki kurva resistansi versus suhu individu.

Jadi, konstanta "B" mendefinisikan satu nilai resistif pada basis T1 (25 ° C), dan nilai lain pada T2 (misalnya, pada 100 ° C).

Oleh karena itu, nilai B akan menentukan konstanta bahan termistor yang dibatasi oleh rentang T1 dan T2:

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

hal. nilai suhu dalam perhitungan diambil dalam penilaian Kelvin.

Dari sini dapat disimpulkan bahwa memiliki nilai "B" (dari karakteristik pabrikan) dari perangkat tertentu, insinyur elektronik hanya perlu membuat tabel suhu dan resistansi untuk membangun grafik yang sesuai menggunakan persamaan normal berikut:

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

di mana: T 1, T 2 - suhu dalam derajat Kelvin; R 1, R 2 - resistansi pada suhu yang sesuai dalam Ohm.

Misalnya, termistor NTK dengan resistansi 10 kΩ memiliki nilai B 3455 pada rentang suhu 25 - 100ºC.

Poin yang jelas: termistor mengubah resistansi secara eksponensial dengan perubahan suhu, sehingga karakteristiknya tidak linier. Lebih titik kontrol ditetapkan, semakin akurat kurvanya.

Menggunakan termistor sebagai sensor aktif

Karena perangkat adalah jenis sensor aktif, sinyal eksitasi diperlukan untuk operasi. Setiap perubahan resistansi karena perubahan suhu diubah menjadi perubahan tegangan.

Industri ini memproduksi termistor dengan berbagai desain, termasuk presisi tinggi, terlindungi secara andal untuk digunakan dalam sistem tingkat tinggi

Cara termudah untuk mencapai efek ini adalah dengan menggunakan termistor sebagai bagian dari rangkaian pembagi potensial, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Tegangan konstan diterapkan ke rangkaian resistor dan termistor.

Misalnya, rangkaian digunakan di mana termistor 10 kΩ dihubungkan secara seri dengan resistor 10 k. Dalam hal ini, tegangan keluaran pada basis = 25ºC akan menjadi setengah dari tegangan suplai.

Jadi, rangkaian pembagi potensial adalah contoh dari konverter resistansi-ke-tegangan sederhana. Di sini, resistansi termistor dikendalikan oleh suhu, diikuti oleh pembentukan nilai tegangan output yang sebanding dengan suhu.

Secara sederhana: semakin hangat casing termistor, semakin rendah tegangan output.

Sedangkan jika Anda mengubah posisi resistor seri R S dan termistor R TH, maka level tegangan output akan terbalik. Artinya, sekarang semakin termistor memanas, semakin tinggi level tegangan output.

Termistor juga dapat digunakan sebagai bagian dari konfigurasi jembatan dasar. Sambungan antara resistor R1 dan R2 mengatur tegangan referensi ke nilai yang diperlukan. Misalnya, jika R1 dan R2 memiliki nilai resistansi yang sama, tegangan referensi adalah setengah dari tegangan suplai (V/2).

Rangkaian penguat yang dibangun menggunakan rangkaian jembatan thermoprobe ini dapat bertindak sebagai penguat diferensial yang sangat sensitif atau sebagai rangkaian pemicu Schmitt sederhana dengan fungsi switching.

Dimasukkannya termistor dalam rangkaian jembatan: R1, R2, R3 - resistor tetap biasa; Rт - termistor; A - alat pengukur mikroammeter

Ada masalah dengan termistor (efek pemanasan sendiri). Dalam kasus seperti itu, disipasi daya I 2 R cukup tinggi untuk menghasilkan lebih banyak panas daripada yang dapat dihamburkan oleh wadah perangkat. Dengan demikian, panas "ekstra" ini mempengaruhi nilai resistif, menghasilkan pembacaan yang salah.

Salah satu cara untuk menghilangkan efek "pemanasan sendiri" dan mendapatkan perubahan resistansi yang lebih akurat dari pengaruh suhu (R / T) adalah dengan mensuplai termistor dari sumber arus konstan.

Termistor sebagai pengatur arus masuk

Instrumen secara tradisional digunakan sebagai transduser sensitif suhu resistif. Namun, resistansi termistor berubah tidak hanya di bawah pengaruh lingkungan, tetapi juga perubahan yang diamati dari arus listrik yang mengalir melalui perangkat. Efek yang sangat "memanas sendiri".

Berbagai peralatan listrik dengan komponen induktif:

• mesin,
• transformer,
• lampu listrik,
• lainnya,

terkena arus masuk yang berlebihan saat pertama kali dinyalakan. Namun, jika termistor dihubungkan secara seri dalam rangkaian, arus awal yang tinggi dapat dibatasi secara efektif. Solusi ini membantu meningkatkan masa pakai peralatan listrik.

Termistor RTC rendah (pada 25 ° C) biasanya digunakan untuk mengatur arus masuk. Apa yang disebut pembatas arus (tegangan lebih) mengubah resistansi ke nilai yang sangat rendah saat arus beban mengalir.

Pada saat penyalaan awal peralatan, arus awal melewati termistor dingin, yang nilai resistifnya cukup besar. Di bawah pengaruh arus beban, termistor memanas, resistansi menurun perlahan. Ini adalah bagaimana arus beban diatur secara terus menerus.

Termistor NTC cukup efektif dalam memberikan perlindungan terhadap arus masuk tinggi yang tidak diinginkan. Keuntungannya di sini adalah bahwa jenis instrumen ini mampu menangani arus masuk yang lebih tinggi secara efisien daripada resistor standar.

Tag:

Kata "termistor" cukup jelas: RESISTOR TERMAL adalah perangkat yang resistansinya berubah dengan suhu.

Termistor sebagian besar perangkat non-linear dan sering memiliki parameter pencar besar. Itulah sebabnya banyak, bahkan insinyur berpengalaman dan perancang sirkuit mengalami ketidaknyamanan saat bekerja dengan perangkat ini. Namun, setelah berkenalan dengan perangkat ini, orang dapat melihat bahwa termistor sebenarnya cukup perangkat sederhana.

Pertama, harus dikatakan bahwa tidak semua perangkat yang mengubah resistansi dengan suhu disebut termistor. Sebagai contoh, termometer resistansi, yang terbuat dari gulungan kecil kawat bengkok atau dari film logam yang disemprotkan. Meskipun parameternya bergantung pada suhu, mereka tidak bekerja dengan cara yang sama seperti termistor. Biasanya istilah "termistor" diterapkan pada suhu yang sensitif semikonduktor perangkat.

Ada dua kelas utama termistor: TCR negatif (koefisien suhu resistansi) dan TCR positif.

Ada dua jenis termistor PTC yang berbeda secara fundamental. Beberapa dibuat seperti termistor NTC, sementara yang lain terbuat dari silikon. Termistor PTC akan dijelaskan secara singkat, dengan fokus pada termistor NTC yang lebih umum. Jadi, jika tidak ada instruksi khusus, maka kita akan berbicara tentang termistor dengan TCS negatif.

Termistor NTC adalah perangkat non-linier yang sangat sensitif, rentang sempit, yang resistansinya menurun dengan meningkatnya suhu. Gambar 1 menunjukkan kurva yang menunjukkan perubahan resistansi sebagai fungsi suhu dan merupakan tipikal ketergantungan suhu resistensi. Sensitivitasnya sekitar 4-5% / o C. Ada berbagai peringkat resistansi, dan perubahan resistansi dapat mencapai banyak ohm dan bahkan kilo-ohm per derajat.

R R o

Gambar 1 Termistor NTC sangat sensitif dan memiliki signifikan

Derajatnya tidak linier. R sekitar bisa dalam ohm, kilo-ohm atau mego-ohm:

rasio 1-perlawanan R / R tentang; 2- suhu di о

Pada dasarnya, termistor adalah keramik semikonduktor. Mereka dibuat atas dasar bubuk oksida logam (biasanya nikel dan mangan oksida), kadang-kadang dengan aditif jumlah kecil oksida lainnya. Oksida bubuk dicampur dengan air dan berbagai pengikat untuk mendapatkan adonan cair, yang diberi bentuk yang diinginkan dan yang dibakar pada suhu di atas 1000 ° C.

Lapisan logam konduktif (biasanya perak) dilas dan ujungnya dihubungkan. Termistor yang sudah jadi biasanya dilapisi dengan epoksi atau kaca atau selungkup lainnya.

Dari gambar. 2, dapat dilihat bahwa ada banyak jenis termistor.

Termistor berbentuk cakram dan ring dengan diameter 2,5 sampai kurang lebih 25,5 mm, berbentuk batangan dengan berbagai ukuran.

Beberapa termistor pertama kali dibuat dalam pelat besar dan kemudian dipotong menjadi kotak. Termistor manik yang sangat kecil dibuat dengan langsung menembakkan setetes adonan pada dua timah paduan titanium dengan titik leleh tinggi, kemudian mencelupkan termistor ke dalam kaca untuk membentuk lapisan.

Parameter khas

Tidak sepenuhnya benar untuk mengatakan "parameter tipikal", karena hanya ada beberapa parameter tipikal untuk termistor. Untuk banyak termistor jenis yang berbeda, ukuran, bentuk, denominasi dan toleransi, ada yang sama sejumlah besar kondisi teknis. Selain itu, termistor dari pabrikan yang berbeda seringkali tidak dapat dipertukarkan.

Anda dapat membeli termistor dengan resistansi (pada 25 o C - suhu di mana resistansi termistor biasanya ditentukan) dari satu ohm hingga sepuluh megohm atau lebih. Resistansi tergantung pada ukuran dan bentuk termistor, namun, untuk setiap jenis tertentu, peringkat resistansi dapat berbeda 5-6 kali lipat, yang dicapai hanya dengan mengubah campuran oksida. Ketika mengubah campuran, ketergantungan suhu dari resistansi (kurva R-T) juga berubah dan stabilitas pada suhu tinggi berubah. Untungnya termistor dengan resistensi tinggi cukup untuk digunakan pada suhu tinggi juga cenderung lebih stabil.

Termistor murah biasanya memiliki toleransi parameter yang cukup luas. Sebagai contoh, nilai yang diijinkan resistansi pada 25 о bervariasi dalam kisaran dari ± 20% hingga ± 5%. Pada suhu yang lebih tinggi atau lebih rendah, penyebaran parameter semakin meningkat. Untuk termistor tipikal yang memiliki sensitivitas 4% per derajat Celcius, toleransi suhu terukur yang sesuai berkisar dari sekitar ± 5 ° hingga ± 1,25 ° C pada 25 ° C. Termistor presisi tinggi akan dibahas nanti dalam artikel ini.

Dikatakan sebelumnya bahwa termistor adalah perangkat jangkauan sempit. Ini perlu diklarifikasi: sebagian besar termistor beroperasi pada kisaran -80 ° C hingga 150 ° C, dan ada perangkat (biasanya berlapis kaca) yang beroperasi pada suhu 400 ° C dan lebih tinggi. Namun, untuk tujuan praktis, sensitivitas tinggi termistor membatasi rentang suhu yang berguna. Resistansi termistor tipikal dapat bervariasi 10.000 atau 20.000 kali pada suhu dari –80 ° C hingga +150 ° C. Akan sulit untuk merancang rangkaian yang akan akurat di kedua ujung rentang ini (kecuali jika digunakan sakelar rentang) . Resistansi termistor, nominal pada nol derajat, tidak akan melebihi beberapa ohm pada

Kebanyakan termistor menggunakan solder untuk menghubungkan kabel secara internal. Jelas, termistor semacam itu tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu di atas titik leleh solder. Bahkan tanpa penyolderan, lapisan epoksi termistor hanya dipertahankan pada suhu di bawah 200 ° C. Untuk suhu yang lebih tinggi, termistor berlapis kaca dengan timah yang dilas atau dilebur harus digunakan.

Persyaratan stabilitas juga membatasi penggunaan termistor pada suhu tinggi. Struktur termistor mulai berubah ketika terkena suhu tinggi, dan laju serta sifat perubahan sangat ditentukan oleh campuran oksida dan metode pembuatan termistor. Beberapa penyimpangan termistor berlapis epoksi dimulai pada suhu di atas 100 ° C atau lebih. Jika termistor seperti itu beroperasi terus menerus pada 150 ° C, maka penyimpangan dapat diukur beberapa derajat per tahun. Termistor resistansi rendah (misalnya, tidak lebih dari 1000 ohm pada 25 ° C) seringkali bahkan lebih buruk - penyimpangannya dapat diperhatikan ketika beroperasi pada suhu sekitar 70 ° C. Dan pada 100 ° C mereka menjadi tidak dapat diandalkan.

Perangkat murah dengan toleransi besar diproduksi dengan sedikit perhatian terhadap detail dan dapat memberikan hasil yang lebih buruk. Di sisi lain, beberapa termistor berlapis kaca yang dirancang dengan baik memiliki stabilitas yang sangat baik bahkan pada suhu yang lebih tinggi. Termistor manik berlapis kaca memiliki stabilitas yang sangat baik, seperti termistor cakram berlapis kaca yang baru-baru ini diperkenalkan. Harus diingat bahwa drift tergantung pada suhu dan waktu. Jadi, misalnya, biasanya dimungkinkan untuk menggunakan termistor berlapis epoksi dengan memanaskan sebentar hingga 150 ° C tanpa penyimpangan yang signifikan.

Saat menggunakan termistor, nilai nominal harus diperhitungkan. disipasi daya konstan... Misalnya, termistor kecil berlapis epoksi memiliki konstanta disipasi satu miliwatt per derajat Celcius di udara diam. Dengan kata lain, satu miliwatt daya dalam termistor meningkatkan suhu internal satu derajat Celcius, dua miliwatt dua derajat, dan seterusnya. Jika Anda menerapkan tegangan satu volt ke termistor satu kilo-ohm dengan konstanta disipasi satu miliwatt per derajat Celcius, Anda mendapatkan kesalahan pengukuran satu derajat Celcius. Termistor menghilangkan lebih banyak daya jika direndam dalam cairan. Termistor kecil berlapis epoksi yang sama di atas menghilangkan 8 mW / o C saat berada dalam oli yang tercampur dengan baik. Termistor dengan ukuran besar memiliki dispersi konstan lebih baik dari perangkat kecil... Misalnya, termistor dalam bentuk disk atau mesin cuci dapat menghilangkan daya 20 atau 30 mW / o C di udara.Harus diingat bahwa seperti halnya resistansi termistor berubah dengan suhu, disipasi dayanya juga berubah.

Persamaan termistor

Tidak ada persamaan yang tepat untuk menggambarkan perilaku termistor - hanya ada yang perkiraan. Pertimbangkan dua persamaan perkiraan yang banyak digunakan.

Persamaan perkiraan pertama, eksponensial, cukup memuaskan untuk dibatasi rentang suhu terutama saat menggunakan termistor dengan akurasi rendah.

Resistor semikonduktor yang resistansinya bergantung pada suhu disebut termistor. Mereka memiliki sifat koefisien resistansi suhu yang signifikan, yang nilainya berkali-kali lebih besar daripada logam. Mereka banyak digunakan dalam teknik listrik.

Pada diagram listrik termistor ditunjuk:

Desain dan operasi

Mereka memiliki desain yang sederhana dan tersedia dalam berbagai ukuran dan bentuk.

Ada dua jenis pembawa muatan bebas dalam semikonduktor: elektron dan lubang. Pada suhu konstan, pembawa ini terbentuk secara acak dan menghilang. Jumlah rata-rata pembawa bebas berada dalam keseimbangan dinamis, yaitu, tidak berubah.

Ketika suhu berubah, keseimbangan terganggu. Jika suhu naik, maka jumlah pembawa muatan juga meningkat, dan ketika suhu menurun, konsentrasi pembawa berkurang. Resistivitas semikonduktor dipengaruhi oleh suhu.

Jika suhu mendekati nol mutlak, maka semikonduktor memiliki sifat dielektrik. Ketika dipanaskan dengan kuat, ia melakukan arus secara ideal. Fitur utama dari termistor adalah bahwa resistansinya sangat tergantung pada suhu dalam kisaran suhu biasa (-50 +100 derajat).

Termistor populer diproduksi dalam bentuk batang semikonduktor, yang dilapisi dengan enamel. Elektroda dan tutup kontak terhubung dengannya. Resistor ini digunakan di lokasi kering.

Beberapa termistor ditempatkan di rumah yang disegel logam. Oleh karena itu, mereka dapat digunakan di tempat-tempat lembab dengan lingkungan yang agresif.

Tubuh disegel dengan timah dan kaca. Batang semikonduktor dibungkus dengan foil logam. Kawat nikel digunakan untuk menghubungkan arus. Nilai resistansi nominal adalah 1-200 kOhm, suhu operasi adalah -100 +129 derajat.

Prinsip operasi termistor didasarkan pada sifat perubahan resistansi dari suhu. Logam murni digunakan untuk pembuatan: tembaga dan platinum.

parameter utama

• TCS- koefisien resistansi termal, sama dengan perubahan resistansi bagian sirkuit ketika suhu berubah 1 derajat. Jika TCS positif, maka termistor disebut posistor(Termistor PTC)... Dan jika TCS negatif, maka termistor(Termistor NTC)... Di posistor, dengan meningkatnya suhu, resistansi juga meningkat, sedangkan di termistor, semuanya terjadi sebaliknya.
• Resistansi nominal Apakah nilai resistansi pada 0 derajat.
• Jangkauan pekerjaan... Resistor dibagi menjadi suhu rendah (kurang dari 170K), suhu sedang (dari 170 hingga 510 K), suhu tinggi (lebih dari 570K).
• Kekuatan yang hilang ... Ini adalah jumlah daya di mana termistor selama operasi memastikan bahwa: parameter yang diberikan sesuai dengan kondisi teknis.

Jenis dan fitur termistor

Semua sensor suhu dalam pembuatan bekerja berdasarkan prinsip mengubah suhu menjadi sinyal arus listrik yang dapat ditransmisikan dengan kecepatan tinggi dalam jarak jauh. Setiap kuantitas dapat diubah menjadi sinyal listrik dengan mengubahnya menjadi kode digital. Mereka ditransmisikan dengan presisi tinggi dan diproses oleh komputer.

termistor logam

Tidak ada konduktor arus yang dapat digunakan sebagai bahan untuk termistor, karena beberapa persyaratan dikenakan pada termistor. Bahan untuk pembuatannya harus memiliki TCR tinggi, dan resistansi harus bergantung pada suhu menurut grafik linier dalam rentang suhu yang luas.

Juga, konduktor logam harus tahan terhadap tindakan agresif dari lingkungan eksternal dan secara akurat mereproduksi karakteristik, yang memungkinkan untuk mengubah sensor tanpa pengaturan khusus dan alat ukur.

Tembaga dan platinum sangat cocok untuk persyaratan tersebut, selain dari biayanya yang tinggi. Termistor berdasarkan mereka disebut platinum dan tembaga. Termoresistensi TSP (platinum) beroperasi pada suhu -260 - 1100 derajat. Jika suhu dalam kisaran 0 hingga 650 derajat, maka sensor tersebut digunakan sebagai sampel dan standar, karena dalam interval ini ketidakstabilan tidak lebih dari 0,001 derajat.

Kerugian dari termistor platinum termasuk konversi nonlinier dan biaya tinggi. Oleh karena itu, pengukuran parameter yang akurat hanya mungkin dilakukan dalam rentang operasi.

Sampel tembaga termistor TCM yang murah banyak digunakan, di mana linearitas ketergantungan resistansi pada suhu jauh lebih tinggi. Kerugiannya adalah resistivitas rendah dan ketidakstabilan terhadap suhu tinggi, oksidasi cepat. Dalam hal ini, thermoresistance berbasis tembaga memiliki penggunaan terbatas, tidak lebih dari 180 derajat.

Untuk memasang sensor platinum dan tembaga, digunakan jalur 2-kawat dengan jarak hingga 200 meter ke perangkat. Jika jaraknya lebih besar, maka digunakan di mana konduktor ketiga berfungsi untuk mengkompensasi resistansi kabel.

Dari kerugian termistor platinum dan tembaga, orang dapat mencatat kecepatan operasinya yang rendah. Inersia termal mereka mencapai beberapa menit. Ada termistor dengan inersia rendah, waktu responsnya tidak lebih dari beberapa persepuluh detik. Hal ini dicapai dengan ukuran kecil dari sensor. Resistansi semacam itu dihasilkan dari kawat mikro dalam selubung kaca. Sensor ini memiliki inersia rendah, tertutup rapat dan sangat stabil. Ketika kecil, mereka memiliki hambatan beberapa kΩ.

Semikonduktor

Resistansi semacam itu disebut termistor. Jika kita membandingkannya dengan sampel platinum dan tembaga, maka mereka memiliki sensitivitas yang meningkat dan TCR bernilai negatif. Ini berarti bahwa ketika suhu naik, resistansi resistor berkurang. Termistor memiliki lebih banyak TCS daripada sensor platinum dan tembaga. Dengan ukuran kecil, resistansinya mencapai 1 megohm, yang tidak memungkinkan memengaruhi pengukuran resistansi konduktor.

Untuk pengukuran suhu, termistor berdasarkan semikonduktor KMT, yang terdiri dari oksida kobalt dan mangan, serta termistor MMT berdasarkan oksida tembaga dan mangan, telah menjadi sangat populer. Ketergantungan resistansi pada suhu pada grafik memiliki linieritas yang baik pada kisaran suhu -100 +200 derajat. Keandalan termistor semikonduktor cukup tinggi, propertinya memiliki stabilitas yang cukup untuk waktu yang lama.

Kerugian utama mereka adalah kenyataan bahwa selama produksi massal termistor semacam itu tidak mungkin untuk memastikan akurasi yang diperlukan dari karakteristiknya. Oleh karena itu, satu resistor tunggal akan berbeda dari sampel lain, seperti transistor, yang dari batch yang sama mungkin memiliki keuntungan yang berbeda, sulit untuk menemukan dua sampel yang identik. Momen negatif ini menciptakan kebutuhan kustomisasi tambahan peralatan saat mengganti termistor.

Untuk menghubungkan termistor, biasanya digunakan rangkaian jembatan, di mana jembatan diseimbangkan dengan potensiometer. Ketika resistansi resistor berubah karena pengaruh suhu, jembatan dapat dibawa ke keseimbangan dengan menyesuaikan potensiometer.

Metode ini pengaturan manual digunakan di laboratorium pengajaran untuk mendemonstrasikan pekerjaan. Pengatur potensiometer dilengkapi dengan skala yang diluluskan dalam derajat. Dalam prakteknya, dalam skema yang kompleks pengukuran, penyesuaian ini berlangsung dalam mode otomatis.

Penggunaan termistor

Ada dua mode aksi dalam pengoperasian sensor suhu. Dalam mode pertama, suhu sensor hanya ditentukan oleh suhu sekitar. Arus yang mengalir melalui resistor kecil dan tidak dapat memanaskannya.

Dalam mode 2, termistor dipanaskan oleh arus yang mengalir, dan suhunya ditentukan oleh kondisi perpindahan panas, misalnya, kecepatan tiupan, kerapatan gas, dll.

Pada diagram termistor (NTS) dan resistor (RTS) memiliki koefisien resistansi negatif dan positif, masing-masing, dan dilambangkan sebagai berikut:

Aplikasi Termistor

• Pengukuran suhu.
• Peralatan rumah tangga: freezer, pengering rambut, lemari es, dll.
• Elektronik otomotif: pengukuran antibeku pendingin, oli, kontrol gas buang, sistem pengereman, suhu di dalam kabin.
• AC: distribusi panas, kontrol suhu ruangan.
• Memblokir pintu di perangkat pemanas.
• Industri elektronik: stabilisasi suhu laser dan dioda, serta gulungan tembaga dari kumparan.
• V ponsel untuk mengkompensasi pemanasan.
• Membatasi arus start motor, penerangan lampu,.
• Kontrol pengisian cairan.

Penggunaan posistor

• Perlindungan terhadap di mesin.
• Perlindungan reflow arus lebih.
• Untuk menunda waktu penyalaan untuk mengganti catu daya.
• Monitor komputer dan tabung gambar TV untuk menghilangkan magnet dan mencegah penyimpangan warna.
• Di starter kompresor kulkas.
• Pemblokiran termal transformator dan motor.
• Perangkat penyimpanan informasi.
• Sebagai pemanas untuk karburator.
• Dalam peralatan rumah tangga: menutup pintu mesin cuci, di pengering rambut, dll.

Resistansi Termal Semikonduktor. Termistor. Termistor. Prinsip operasi dan karakteristik

Dasar-dasar termistor semikonduktor, jenisnya, spesifikasi, grafik ketergantungan suhu resistensi.

Ketergantungan yang signifikan dari resistansi semikonduktor pada suhu memungkinkan untuk merancang termistor sensitif (termistor, termistor), yang merupakan resistansi semikonduktor massal dengan koefisien resistansi suhu yang besar. Tergantung pada tujuannya, termistor dibuat dari zat dengan nilai resistivitas yang berbeda. Untuk pembuatan termistor, semikonduktor dengan mekanisme konduksi elektronik dan lubang serta zat murni dapat digunakan. Parameter utama zat termistor, yang menentukan kualitasnya, adalah: nilai koefisien suhu, stabilitas kimia, dan titik leleh.

Sebagian besar jenis termistor hanya bekerja dengan andal dalam rentang suhu tertentu. Setiap panas berlebih di atas norma memiliki efek merugikan pada termistor (resistensi termal), dan kadang-kadang bahkan dapat menyebabkan kematiannya.

Untuk melindungi dari efek berbahaya dari lingkungan, dan terutama oksigen udara, termistor kadang-kadang ditempatkan dalam silinder yang diisi dengan gas inert.

Konstruksi termistor sangat sederhana. Sepotong semikonduktor diberi bentuk benang, batang, pelat persegi panjang, bola, atau bentuk lainnya. Pada bagian berlawanan dari termistor, dua sadapan dipasang. Nilai resistansi ohmik termistor, sebagai suatu peraturan, terasa lebih tinggi daripada nilai resistansi elemen lain dari rangkaian dan, yang paling penting, sangat tergantung pada suhu. Oleh karena itu, ketika arus mengalir dalam rangkaian, besarnya terutama ditentukan oleh besarnya resistansi ohmik termistor atau akhirnya oleh suhunya. Ketika suhu termistor naik, arus dalam rangkaian meningkat, dan, sebaliknya, ketika suhu menurun, arus berkurang.

Termostat dapat dipanaskan dengan mentransfer panas dari lingkungan, dengan menghasilkan panas di termistor itu sendiri ketika arus listrik melewatinya, atau, akhirnya, menggunakan gulungan pemanas khusus. Metode memanaskan termistor berhubungan langsung dengan penggunaan praktisnya.

Hambatan termistor dengan perubahan suhu dapat berubah tiga kali lipat, yaitu 1000 kali. Ini khas untuk termistor yang terbuat dari bahan yang konduktifnya buruk. Dalam kasus zat yang sangat konduktif, rasionya berada di kisaran sepuluh.

Termistor apa pun memiliki inersia termal, yang dalam beberapa kasus memainkan peran positif, dalam kasus lain ia praktis tidak memiliki nilai, atau secara negatif mempengaruhi dan membatasi jangkauan penggunaan termistor. Inersia termal dimanifestasikan dalam kenyataan bahwa termistor yang dipanaskan tidak segera mengambil suhu pemanas, tetapi hanya setelah beberapa saat. Karakteristik inersia termal termistor dapat disebut konstanta waktuτ ... Konstanta waktu secara numerik sama dengan jumlah waktu di mana termistor, yang sebelumnya pada 0 ° C, dan kemudian dipindahkan ke lingkungan dengan suhu 100 ° C, akan menurunkan resistansi sebesar 63%.

Untuk sebagian besar termistor semikonduktor, ketergantungan resistansi pada suhu adalah nonlinier (Gbr. 1, A). Inersia termal termistor sedikit berbeda dari inersia termometer air raksa.

Selama operasi normal, parameter termistor berubah sedikit dari waktu ke waktu, dan oleh karena itu masa pakainya cukup lama dan, tergantung pada merek termistor, berfluktuasi dalam suatu interval, batas atas yang dihitung selama beberapa tahun.

Pertimbangkan, misalnya, secara singkat tiga jenis termistor (tahanan termal): MMT-1, MMT-4 dan MMT-5.

Gambar 1 (B) menunjukkan struktur dasar dan desain termistor ini. Thermistor MMT-1 dilapisi di bagian luar dengan cat enamel dan dirancang untuk bekerja di ruangan kering; termistor MMT-4 dan MMT-5 dipasang dalam kapsul logam dan disegel. Oleh karena itu, mereka tidak tunduk pada efek berbahaya dari lingkungan, dirancang untuk bekerja dalam kondisi kelembaban apa pun dan bahkan dapat berada dalam cairan (tidak bekerja pada casing termistor)

Resistansi ohmik termistor berada dalam kisaran 1000 - 200000 ohm pada suhu 20 ° C, dan koefisien suhuα sekitar 3% per 1 ° C. Gambar 2 menunjukkan kurva yang menunjukkan persentase perubahan resistansi ohmik termistor sebagai fungsi suhunya. Dalam grafik ini, nilai awal diambil sebagai resistansi pada 20 ° C.

Jenis termistor yang dijelaskan dirancang untuk beroperasi dalam kisaran suhu dari -100 hingga + 120 ° C. Terlalu panasnya tidak dapat diterima.

Resistansi termal (termistor, termistor) dari jenis ini sangat stabil, yaitu, resistansi "dingin" mereka praktis tidak berubah, yang nilainya ditentukan pada 20 ° C untuk waktu yang sangat lama. Stabilitas tinggi termistor tipe MMT menentukan masa pakainya yang lama, yang, seperti yang ditunjukkan dalam paspor, dalam operasi normalnya praktis tidak terbatas. Resistor termal (termistor, termistor) tipe MMT memiliki kekuatan mekanik yang baik.

Dalam gambar: desain beberapa termistor, karakteristik ketergantungan suhu dari resistansi termistor.

Termistor adalah komponen semikonduktor dengan hambatan listrik yang bergantung pada suhu. Diciptakan kembali pada tahun 1930 oleh ilmuwan Samuel Ruben, hingga hari ini komponen ini menemukan aplikasi terluas dalam teknologi.

Termistor dibuat dari berbagai bahan, yang cukup tinggi - mereka secara signifikan lebih unggul daripada paduan logam dan logam murni, yaitu dari semikonduktor khusus dan khusus.

Secara langsung, elemen resistif utama diperoleh dengan cara metalurgi serbuk, pemrosesan kalkogenida, halida dan oksida logam tertentu, memberi mereka berbagai bentuk, misalnya, bentuk cakram atau batang dengan berbagai ukuran, ring besar, tabung sedang, pelat tipis , manik-manik kecil, mulai dari ukuran beberapa mikron hingga puluhan milimeter ...

Dengan sifat korelasi antara resistansi elemen dan suhunya, mereka membagi termistor menjadi dua kelompok besar - menjadi posistor dan termistor... Posistor memiliki TCS positif (karena alasan ini, posistor juga disebut termistor PTC), dan termistor - negatif (karena itu disebut termistor NTC).

Termistor - resistor yang bergantung pada suhu, terbuat dari bahan semikonduktor dengan koefisien suhu negatif dan sensitivitas tinggi, sebuah posistor -resistor yang bergantung pada suhu dengan koefisien positif.Jadi, dengan peningkatan suhu badan posistor, resistansinya juga meningkat, dan dengan peningkatan suhu termistor, resistansinya menurun.

Bahan untuk termistor saat ini adalah: campuran oksida polikristalin dari logam transisi seperti kobalt, mangan, tembaga dan nikel, senyawa tipe IIIIBV, serta semikonduktor kaca yang didoping seperti silikon dan germanium, dan beberapa zat lainnya. Yang perlu diperhatikan adalah posistor larutan padat berdasarkan barium titanat.

Termistor dapat diklasifikasikan secara luas menjadi:

Kelas suhu rendah (suhu operasi di bawah 170 K);

Kelas suhu sedang (suhu pengoperasian dari 170 K hingga 510 K);

Kelas suhu tinggi (suhu operasi dari 570 K ke atas);

Kelas terpisah suhu tinggi (suhu operasi dari 900 K hingga 1300 K).

Semua elemen ini, baik termistor dan posistor, dapat beroperasi di bawah berbagai kondisi eksternal iklim dan di bawah beban eksternal dan arus fisik yang signifikan. Namun, dalam mode termosiklik yang parah, karakteristik termoelektrik awalnya, seperti resistansi nominal pada suhu kamar dan koefisien resistansi temperatur, berubah seiring waktu.

Ada juga komponen gabungan, misalnya termistor dengan pemanasan tidak langsung ... Kasing perangkat tersebut berisi termistor itu sendiri dan elemen pemanas yang diisolasi secara galvanis yang mengatur suhu awal termistor dan, dengan demikian, hambatan listrik awalnya.

Perangkat ini digunakan sebagai resistor variabel, dikendalikan oleh tegangan yang diterapkan pada elemen pemanas termistor.

Bergantung pada bagaimana titik operasi pada karakteristik I - V dari komponen tertentu dipilih, mode operasi termistor di sirkuit juga ditentukan. Dan VAC itu sendiri terkait dengan fitur desain dan dengan suhu yang diterapkan pada bodi komponen.

Untuk mengontrol variasi suhu dan untuk mengkompensasi parameter yang berubah secara dinamis seperti aliran arus dan tegangan yang diterapkan dalam rangkaian listrik yang berubah mengikuti perubahan kondisi suhu, termistor digunakan dengan titik operasi yang ditetapkan pada bagian linier dari karakteristik I - V.

Tetapi titik operasi secara tradisional ditetapkan pada bagian jatuh dari karakteristik I - V (termistor NTC), jika termistor digunakan, misalnya, sebagai perangkat awal, relai waktu, dalam sistem untuk melacak dan mengukur intensitas radiasi gelombang mikro, dalam sistem alarm kebakaran, dalam instalasi untuk mengontrol aliran padatan dan cairan curah.

Paling populer saat ini termistor dan posistor suhu sedang dengan TCS dari -2,4 hingga -8,4% per 1 K... Mereka beroperasi pada rentang resistensi yang luas dari ohm hingga megohm.

Ada posistor dengan TCR yang relatif rendah dari 0,5% hingga 0,7% per 1 K, dibuat berdasarkan silikon. Perlawanan mereka berubah hampir secara linier. Posistor semacam itu banyak digunakan dalam sistem stabilisasi suhu dan dalam sistem untuk pendinginan aktif sakelar semikonduktor daya di berbagai perangkat elektronik modern, terutama yang kuat. Komponen-komponen ini dengan mudah masuk ke dalam sirkuit dan tidak memakan banyak ruang papan.

Posistor khas adalah dalam bentuk piringan keramik, kadang-kadang beberapa elemen dipasang secara seri dalam satu kasing, tetapi lebih sering - dalam satu versi dalam lapisan enamel pelindung. Posistor sering digunakan sebagai sekering untuk melindungi sirkuit listrik dari tegangan lebih dan arus, serta sensor suhu dan elemen penstabil otomatis, karena kesederhanaan dan stabilitas fisiknya.

Termistor banyak digunakan di berbagai bidang elektronik, terutama di mana kontrol yang akurat dari proses suhu adalah penting. Ini relevan untuk peralatan transmisi data, teknologi komputer, CPU berkinerja tinggi dan peralatan industri presisi tinggi.

Salah satu contoh aplikasi termistor yang paling sederhana dan paling populer adalah secara efektif membatasi arus masuk. Pada saat tegangan diterapkan ke catu daya dari jaringan, kapasitas signifikan yang sangat tajam terjadi, dan arus pengisian besar mengalir di sirkuit primer yang dapat membakar jembatan dioda.

Arus ini ada di sini dan dibatasi oleh termistor, yaitu, komponen rangkaian ini mengubah resistansinya tergantung pada arus yang melewatinya, karena, sesuai dengan hukum Ohm, ia memanas. Termistor kemudian mengembalikan resistansi aslinya, setelah beberapa menit, segera setelah mendingin ke suhu kamar.