Termistör (termistör), sabit bir direnç gibi görünen ancak belirgin bir sıcaklık karakteristiği. Bu tür bir elektronik cihaz, tipik olarak, ortam sıcaklığındaki değişikliklere uyum sağlamak için analog çıkış voltajını değiştirmek için kullanılır. Başka bir deyişle, termistörün elektriksel özellikleri ve çalışma prensibi doğrudan fiziksel bir fenomen - sıcaklık ile ilgilidir.

Termistör, yarı iletken metal oksitler temelinde yapılan, ısıya duyarlı bir yarı iletken elemandır. Genellikle metalize veya bağlantı uçları olan bir disk veya top şeklindedir.

Bu tür şekiller, direnç değerinin sıcaklıktaki küçük değişikliklerle orantılı olarak değişmesine izin verir. Standart dirençler için, ısıtmadan kaynaklanan direnç değişimi istenmeyen bir olay olarak görülür.

Ancak aynı etki, birçok bina inşa ederken başarılı görünüyor. elektronik devreler sıcaklık tespiti gerektirir.

Böylece doğrusal olmayan elektronik cihaz değişken dirençli termistör, termistör-sensör olarak çalışmak için çok uygundur. Bu tür sensörler, sıvıların ve gazların sıcaklığını kontrol etmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Son derece hassas metal oksitler bazında yapılmış katı hal cihazı olarak hareket eden termistör, moleküler düzeyde çalışır.

Değerlik elektronları aktif hale gelir ve negatif TCR'yi veya pasifi yeniden üretir ve ardından pozitif TCR'yi yeniden üretir.

Sonuç olarak, elektronik cihazlar - termistörler, 200ºC'ye kadar olan sıcaklık aralığında verimli çalışmaya izin veren performans özelliklerini korurken çok iyi tekrarlanabilir direnç gösterirler.

Termistörlerin pratikte kullanımı

Temel uygulama yönü, bu durum, dirençli sıcaklık sensörleridir. Bununla birlikte, direnç ailesine ait bu aynı elektronik elemanlar, diğer bileşenler veya cihazlar ile seri olarak başarılı bir şekilde kullanılabilir.

Basit devreler cihazların çalışmasını gösteren termistörlerin dahil edilmesi sıcaklık sensörleri- dirençteki bir değişiklik nedeniyle bir tür voltaj dönüştürücü

Bu anahtarlama devresi, bileşenden geçen akımı kontrol etmenizi sağlar. Bu nedenle, termistörler aslında akım sınırlayıcı olarak da işlev görür.

Termistörler, tepki süresine ve çalışma sıcaklığına bağlı olarak farklı tip, malzeme ve boyutlarda mevcuttur.

Nem penetrasyonundan korunan cihazların hermetik modifikasyonları vardır. Yüksek çalışma sıcaklıkları ve kompakt boyutlar için tasarımlar vardır.

En yaygın üç tip termistör vardır:

• top,
• disk,
• kapsüllü.

Cihazlar sıcaklık değişikliklerine bağlı olarak çalışır:

1. Direnç değerini azaltmak için.
2. Direnç değerini artırmak için.

Yani, iki tür cihaz vardır:

1. Negatif TCS (NTC).
2. Pozitif TCS'ye (PTC) sahip olmak.

Negatif TCS katsayısı

NTC NTC termistörleri, dış sıcaklık arttıkça kendi direnç değerlerini düşürür. Kural olarak, sıcaklık kontrolünün gerekli olduğu hemen hemen her tür elektronik için ideal olduklarından, bu cihazların sıcaklık sensörleri olarak hareket etme olasılığı daha yüksektir.

Bir NTC termistörünün nispeten büyük negatif yanıtı, sıcaklıktaki küçük değişikliklerin bile cihazın elektrik direncini önemli ölçüde değiştirebileceği anlamına gelir. Bu faktör, NTC modellerini ideal sensörler haline getirir. doğru ölçüm sıcaklıklar.

Termistörün kalibrasyon şeması (kontrol): 1 - güç kaynağı; 2 - mevcut yön; 3 - test edilmiş elektronik eleman termistörü; 4 - kalibrasyon mikroampermetresi

Artan sıcaklıkla direnci azalan NTC termistörler çeşitli temel dirençlerde mevcuttur. Genel olarak, oda sıcaklığında baz direnci.

Örneğin: 25ºC kontrol (taban) sıcaklık noktası olarak alınır. Buradan, cihazların değerleri sıralanır, örneğin aşağıdaki mezhepler:

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

Bir diğer önemli özellik"B" değeridir. "B" değeri, termistörün yapıldığı seramik malzeme tarafından belirlenen sabit bir sabittir.

Aynı sabit, iki sıcaklık noktası arasındaki belirli bir sıcaklık aralığında direnç oranı (R/T) eğrisinin gradyanını belirler.

Her termistör malzemesinin farklı bir malzeme sabiti vardır ve bu nedenle ayrı bir sıcaklık-direnç eğrisi vardır.

Bu nedenle, "B" sabiti, T1 tabanında (25ºC) bir direnç değerini ve T2'de (örneğin, 100ºC'de) başka bir değeri tanımlar.

Bu nedenle, B değeri, T1 ve T2 aralığı ile sınırlı olan termistör malzemesinin sabit sabitini belirleyecektir:

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

not hesaplamalardaki sıcaklık değerleri Kelvin derecesinde alınmıştır.

Belirli bir cihazın (üreticinin özelliklerinden) "B" değerine sahip olan elektronik mühendisinin, aşağıdaki normalleştirilmiş denklemi kullanarak uygun bir grafik oluşturmak için yalnızca bir sıcaklık ve direnç tablosu oluşturması yeterli olacaktır:

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

burada: T 1 , T 2 - Kelvin derece cinsinden sıcaklıklar; R 1 , R 2 - Ohm cinsinden karşılık gelen sıcaklıklarda direnç.

Örneğin, 10 kΩ dirençli bir NTK termistörü, 25 - 100ºC sıcaklık aralığında 3455 "V" değerine sahiptir.

Açık nokta: termistörler sıcaklık değişiklikleriyle katlanarak direnci değiştirir, bu nedenle karakteristik doğrusal değildir. Daha fazla kontrol noktaları ayarlanırsa, eğri o kadar doğru olur.

Termistörü aktif sensör olarak kullanma

Enstrüman aktif bir sensör tipi olduğundan, çalışması için bir uyarma sinyali gerektirir. Sıcaklıktaki bir değişiklik nedeniyle dirençteki herhangi bir değişiklik, voltajdaki bir değişikliğe dönüştürülür.

Endüstri, yüksek seviyeli sistemlerde kullanım için güvenilir şekilde korunan, yüksek hassasiyetli dahil olmak üzere çeşitli tasarımlarda termistörler üretir.

Bu etkiyi elde etmenin en kolay yolu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi potansiyel bir bölücü devrenin parçası olarak bir termistör kullanmaktır. Direnç ve termistör devresine sabit bir voltaj uygulanır.

Örneğin, 10 kΩ'luk bir termistörün 10 kΩ'luk bir dirençle seri olarak bağlandığı bir devre kullanılır. Bu durumda, T = 25ºC tabanındaki çıkış voltajı, besleme voltajının yarısı olacaktır.

Bu nedenle, potansiyel bölücü devre, basit bir direnç-voltaj dönüştürücü örneğidir. Burada termistörün direnci sıcaklıkla kontrol edilir, ardından sıcaklıkla orantılı bir çıkış voltajı değeri oluşturulur.

Basit bir ifadeyle: termistör gövdesi ne kadar sıcaksa, çıkış voltajı o kadar düşük olur.

Bu arada, seri direnç R S ve R TH termistörünün konumunu değiştirirseniz, bu durumda çıkış voltajı seviyesi zıt vektöre değişecektir. Yani, şimdi termistör ne kadar çok ısınırsa, çıkış voltajı seviyesi o kadar yüksek olacaktır.

Termistörler, temel bir köprü konfigürasyonunun parçası olarak da kullanılabilir. R1 ve R2 dirençleri arasındaki bağlantı, referans voltajını istenen değere ayarlar. Örneğin, R1 ve R2 varsa aynı değerler direnç, referans voltajı besleme voltajının (V/2) yarısıdır.

Bu termal sonda köprü devresi kullanılarak oluşturulan bir amplifikatör devresi, oldukça hassas bir diferansiyel amplifikatör veya bir anahtarlama işlevine sahip basit bir Schmitt tetikleme devresi olarak işlev görebilir.

Bir köprü devresine bir termistörün dahil edilmesi: R1, R2, R3 geleneksel sabit dirençlerdir; Rt - termistör; A - ölçüm cihazı mikro ampermetre

Termistörle ilgili bir sorun var ("kendiliğinden ısınma" etkisi). Bu gibi durumlarda, harcanan güç I 2 R oldukça yüksektir ve cihaz kasasının dağıtabileceğinden daha fazla ısı oluşturur. Buna göre, bu "ekstra" ısı, direnç değerini etkileyerek yanlış okumalara neden olur.

"Kendiliğinden ısınma" etkisinden kurtulmanın ve sıcaklığın (R / T) etkisinden dirençte daha doğru bir değişiklik elde etmenin bir yolu, termistöre sabit bir akım kaynağından güç vermektir.

Kalkış akımı regülatörü olarak termistör

Enstrümanlar geleneksel olarak dirençli sıcaklığa duyarlı dönüştürücüler olarak kullanılır. Ancak termistörün direnci sadece ortamın etkisiyle değişmekle kalmaz, aynı zamanda cihazdan geçen elektrik akımından da değişiklikler gözlemlenir. Aynı "kendi kendine ısınmanın" etkisi.

Endüktif bileşen üzerinde çeşitli elektrikli ekipmanlar:

• motorlar,
• transformatörler,
• elektrik lambaları,
• başka,

ilk açıldığında aşırı ani akımlara maruz kalır. Ancak devreye seri olarak bir termistör bağlanırsa, yüksek başlangıç ​​akımını etkin bir şekilde sınırlamak mümkündür. Bu çözüm, elektrikli ekipmanın hizmet ömrünü artırmaya yardımcı olur.

Düşük TCR termistörleri (25°C'de) genellikle ani akım kontrolü için kullanılır. Akım sınırlayıcılar (aşırı gerilimler) olarak adlandırılanlar, yük akımı geçtiğinde direnci çok düşük bir değere değiştirir.

Ekipman ilk açıldığında, ani akım, direnç değeri yeterince büyük olan soğuk termistörden geçer. Yük akımının etkisi altında termistör ısınır, direnç yavaş yavaş azalır. Yükteki akım bu şekilde sorunsuz bir şekilde düzenlenir.

NTC termistörleri, istenmeyen yüksek ani akımlara karşı koruma sağlamada oldukça etkilidir. Buradaki avantaj, bu tür bir cihazın, standart dirençlere kıyasla daha yüksek ani akımları verimli bir şekilde işleyebilmesidir.

Etiketler:

"Termistör" kelimesi kendini açıklayıcıdır: TERMİK DİRENÇ, direnci sıcaklıkla değişen bir cihazdır.

Termistörler oldukça doğrusal olmayan cihazlardır ve genellikle çok çeşitli parametrelere sahiptir. Bu nedenle birçok, hatta deneyimli mühendis ve devre tasarımcısı bu cihazlarla çalışırken rahatsızlık yaşar. Ancak bu cihazları daha yakından tanıdığınızda termistörlerin aslında oldukça iyi olduğunu görebilirsiniz. basit cihazlar.

İlk olarak, sıcaklıkla direnci değiştiren tüm cihazların termistör olarak adlandırılmadığı söylenmelidir. Örneğin, direnç termometreleri küçük bükülmüş tel bobinlerinden veya püskürtülmüş metal filmlerden yapılmış olan. Parametreleri sıcaklığa bağlı olmakla birlikte, termistörler gibi çalışmazlar. Genellikle "termistör" terimi sıcaklığa duyarlı ile ilgili olarak kullanılır. yarı iletken cihazlar.

İki ana termistör sınıfı vardır: NTC (Sıcaklık Direnç Katsayısı) ve PTC.

Üretilen temelde farklı iki tip PTC termistör vardır. Bazıları NTC termistörleri gibi yapılırken diğerleri silikondan yapılmıştır. PTC termistörleri, daha yaygın NTC termistörlerine odaklanılarak kısaca açıklanacaktır. Bu nedenle, özel bir talimat yoksa, NTC termistörleri hakkında konuşacağız.

NTC termistörleri, direnci artan sıcaklıkla azalan, oldukça hassas, doğrusal olmayan, dar aralıklı cihazlardır. Şekil 1, dirençteki sıcaklıkla değişimi gösteren bir eğriyi göstermektedir ve tipik bir direncin sıcaklığa bağımlılığı. Duyarlılık yaklaşık %4-5/°C'dir.Direnç değerlerinin geniş bir aralığı vardır ve dirençteki değişim derece başına birçok ohm'a ve hatta kilo-ohm'a ulaşabilir.

R R o

Şekil 1 NTC termistörleri çok hassastır ve büyük ölçüde

Dereceler doğrusal değildir. R o ohm, kiloohm veya megoohm cinsinden olabilir:

1-direnç oranı R/R o; 2- o C cinsinden sıcaklık

Esasen, termistörler yarı iletken seramiklerdir. Metal oksit tozları (genellikle nikel ve manganez oksitleri) bazında, bazen ilavesiyle yapılırlar. küçük bir miktar diğer oksitler. Toz oksitler su ve çeşitli bağlayıcılarla karıştırılarak hamur haline getirilir ve bu hamur 1000°C'yi aşan sıcaklıklarda şekillendirilir ve ateşlenir.

İletken bir metal kaplama (genellikle gümüş) kaynak yapılır ve uçlar bağlanır. Bitmiş termistör genellikle epoksi veya cam ile kaplanır veya başka bir paketle kaplanır.

Şek. 2 birçok termistör çeşidi olduğu görülmektedir.

Termistörler, çapları 2,5 ile yaklaşık 25,5 mm arasında değişen disk ve rondelalar şeklinde, çeşitli ebatlarda çubuklar şeklindedir.

Bazı termistörler önce büyük plakalar halinde yapılır ve daha sonra kareler halinde kesilir. Çok küçük boncuklu termistörler, iki refrakter titanyum alaşımlı uç üzerine bir damla hamur doğrudan ateşlenerek ve ardından bir kaplama oluşturmak için termistörü cama daldırılarak yapılır.

Tipik parametreler

Termistörler için yalnızca birkaç tipik parametre olduğundan, "tipik parametreler" demek tamamen doğru değildir. Birçok termistör için çeşitli tipler, boyutlar, şekiller, mezhepler ve toleranslar, aynı çok sayıda teknik koşullar. Ayrıca, genellikle farklı üreticilerin termistörleri birbirinin yerine kullanılamaz.

Dirençli termistörler satın alabilirsiniz (25 o C'de - termistörün direncinin genellikle belirlendiği sıcaklık) bir ohm'dan on megohm veya daha fazlasına kadar. Direnç, termistörün boyutuna ve şekline bağlıdır, ancak her bir özel tip için direnç değerleri, oksit karışımını değiştirerek elde edilen 5-6 büyüklük derecesinde farklılık gösterebilir. Karışım değiştirildiğinde, direncin sıcaklığa bağımlılığının şekli de değişir (R-T eğrisi) ve yüksek sıcaklıklardaki kararlılık da değişir. Neyse ki, termistörler yüksek direnç yüksek sıcaklıklarda kullanım için yeterli ayrıca daha kararlı olma eğilimindedir.

Ucuz termistörler genellikle oldukça büyük parametre toleranslarına sahiptir. Örneğin, izin verilen değerler 25°C'deki direnç ± %20 ile ± %5 aralığında değişir. Daha yüksek veya daha düşük sıcaklıklarda, parametrelerin yayılması daha da artar. Santigrat derece başına %4 hassasiyete sahip tipik bir termistör için, karşılık gelen ölçüm sıcaklık toleransları 25°C'de yaklaşık ± 5° ila ± 1,25° C arasında değişir. Yüksek hassasiyetli termistörler bu makalenin ilerleyen kısımlarında ele alınacaktır.

Daha önce termistörlerin dar menzilli cihazlar olduğu söylenmişti. Bunun açıklığa kavuşturulması gerekir: çoğu termistör -80°C ila 150°C aralığında çalışır ve 400°C ve daha yüksek sıcaklıklarda çalışan cihazlar (genellikle cam kaplı) vardır. Bununla birlikte, pratik amaçlar için, termistörlerin daha yüksek hassasiyeti, yararlı sıcaklık aralıklarını sınırlar. Tipik bir termistörün direnci, -80°C ila +150°C arasındaki sıcaklıklarda 10.000 veya 20.000 kat değişebilir. anahtarlama kullanılır). Sıfır derecede derecelendirilen termistör direnci, birkaç ohm'u geçmeyecektir.

Çoğu termistör, kabloları dahili olarak bağlamak için lehimleme kullanır. Açıkçası, böyle bir termistör, lehimin erime noktasının üzerindeki sıcaklıkları ölçmek için kullanılamaz. Lehimleme olmadan bile, termistörlerin epoksi kaplaması yalnızca 200 ° C'den fazla olmayan bir sıcaklıkta tutulur. Daha yüksek sıcaklıklar için kaynaklı veya kaynaşmış uçlu cam kaplı termistörlerin kullanılması gerekir.

Kararlılık gereksinimleri, termistörlerin yüksek sıcaklıklarda kullanımını da sınırlar. Termistörlerin yapısı, yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarında değişmeye başlar ve değişimin hızı ve doğası büyük ölçüde oksit karışımı ve termistörün üretilme şekli tarafından belirlenir. Epoksi kaplı termistörlerin bir miktar kayması 100°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda başlar. Böyle bir termistör sürekli olarak 150°C'de çalıştırılırsa, sapma yılda birkaç derece ölçülebilir. Düşük dirençli termistörler (örneğin, 25°C'de 1000 ohm'dan fazla olmayan) genellikle daha da kötüdür - yaklaşık 70°C'de çalışırken sürüklendikleri görülebilir ve 100°C'de güvenilmez hale gelirler.

Büyük toleranslara sahip ucuz cihazlar, ayrıntılara daha az dikkat edilerek yapılır ve daha da kötü sonuçlar verebilir. Öte yandan, uygun şekilde tasarlanmış bazı cam kaplı termistörler, daha yüksek sıcaklıklarda bile mükemmel stabiliteye sahiptir. Cam kaplı boncuk termistörler, yakın zamanda piyasaya sürülen cam kaplı disk termistörler gibi çok iyi bir stabiliteye sahiptir. Sürüklenmenin hem sıcaklığa hem de zamana bağlı olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle, örneğin, önemli bir sapma olmaksızın 150°C'ye kısa süreli ısıtma için epoksi kaplı bir termistör kullanmak genellikle mümkündür.

Termistörleri kullanırken, nominal değer dikkate alınmalıdır. sabit güç kaybı. Örneğin, küçük bir epoksi kaplı termistör, durgun havada santigrat derece başına bir miliwatt'lık bir dağılım sabitine sahiptir. Başka bir deyişle, bir termistördeki bir miliwatt güç, iç sıcaklığını bir santigrat derece, iki miliwatt ise iki derece vb. artırır. Santigrat derece başına bir miliwatt'lık bir dağılım sabitine sahip bir kiloohm termistöre bir voltluk bir voltaj uygulamak, bir derece Santigrat'lık bir ölçüm hatasıyla sonuçlanır. Termistörler, sıvıya daldırılırlarsa daha fazla güç harcarlar. Yukarıda bahsedilen aynı küçük epoksi kaplı termistör, iyi karıştırılmış yağda 8 mW/°C'yi yayar. ile termistörler büyük boy daha iyi bir sabit dağılıma sahip küçük cihazlar. Örneğin disk veya rondela şeklindeki bir termistör havada 20 veya 30 mW/o C ısı yayabilir.Bir termistörün direncinin sıcaklıkla değişmesi gibi, harcanan gücünün de değiştiği unutulmamalıdır.

Termistör Denklemleri

Bir termistörün davranışını tanımlayan kesin bir denklem yoktur, sadece yaklaşık denklemler vardır. Yaygın olarak kullanılan iki yaklaşık denklemi düşünün.

İlk yaklaşık denklem, üstel olan, sınırlı durumlar için oldukça tatmin edicidir. sıcaklık aralıkları, özellikle düşük doğrulukta termistörler kullanırken.

Direnci sıcaklığa bağlı olan yarı iletken dirençlere termistör denir. Değeri metallerinkinden çok daha büyük olan önemli bir sıcaklık direnç katsayısı özelliğine sahiptirler. Elektrik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılırlar.

Üzerinde elektrik şemaları termistörler belirlenir:

Cihaz ve iş

Basit bir tasarıma sahiptirler, farklı boyut ve şekillerde mevcutturlar.

Yarı iletkenlerde iki tür serbest yük taşıyıcı vardır: elektronlar ve delikler. Sabit bir sıcaklıkta bu taşıyıcılar rastgele oluşur ve kaybolur. Ortalama ücretsiz taşıyıcı sayısı dinamik dengededir, yani değişmemiştir.

Sıcaklık değiştiğinde denge bozulur. Sıcaklık yükselirse, yük taşıyıcılarının sayısı da artar ve sıcaklık azaldıkça taşıyıcıların konsantrasyonu azalır. Sıcaklık, bir yarı iletkenin direncini etkiler.

Sıcaklık mutlak sıfıra yaklaşırsa, yarı iletken bir dielektrik özelliğine sahiptir. Güçlü bir şekilde ısıtıldığında akımı mükemmel bir şekilde iletir. Termistörün ana özelliği, direncinin en belirgin şekilde normal sıcaklık aralığındaki (-50 +100 derece) sıcaklığa bağlı olmasıdır.

Popüler termistörler, emaye ile kaplanmış yarı iletken bir çubuk şeklinde yapılır. Temas için elektrotlar ve kapaklar buna bağlanır. Bu tür dirençler kuru yerlerde kullanılır.

Bazı termistörler metal sızdırmaz bir kasaya yerleştirilmiştir. Bu nedenle agresif ortamı olan nemli yerlerde kullanılabilirler.

Kasanın sızdırmazlığı kalay ve cam kullanılarak oluşturulmuştur. Yarı iletken çubuklar metalize folyoya sarılır. Akımı bağlamak için nikel tel kullanılır. Nominal direnç değeri 1-200 kOhm, çalışma sıcaklığı -100 +129 derecedir.

Termistörün çalışma prensibi, direnci sıcaklıkla değiştirme özelliğine dayanmaktadır. Saf metallerin üretimi için kullanılır: bakır ve platin.

ana parametreler

• teşekkürler– termal direnç katsayısı, sıcaklık 1 derece değiştiğinde devre bölümünün direncindeki değişime eşittir. TCR pozitifse, termistörler denir pozitifler(RTS termistörleri). Ve eğer TCS negatifse, o zaman termistörler(NTC termistörleri). Pozistörler için sıcaklık arttıkça direnç de artarken, termistörler için her şey tam tersi olur.
• Anma direnci 0 derecedeki direnç değeridir.
• Çalışma aralığı. Dirençler, düşük sıcaklık (170K'dan az), orta sıcaklık (170 ila 510K), yüksek sıcaklık (570K'dan fazla) olarak ayrılır.
• Güç dağılımı . Bu, çalışma sırasında termistörün koruduğu güç miktarıdır. parametreleri ayarla teknik şartlara göre.

Termistör çeşitleri ve özellikleri

Üretimdeki tüm sıcaklık sensörleri, sıcaklığı sinyale dönüştürme prensibiyle çalışır. elektrik akımı uzun mesafelerde yüksek hızda iletilebilir. Herhangi bir miktar, dijital bir koda dönüştürülerek elektrik sinyallerine dönüştürülebilir. Yüksek doğrulukla iletilir ve bilgisayar teknolojisi ile işlenirler.

Metal termistörler

Termistörlere belirli gereksinimler getirildiğinden, herhangi bir akım iletkeninden uzak, termistörler için bir malzeme olarak kullanılabilir. İmalatları için malzeme yüksek bir TCR'ye sahip olmalıdır ve direnç, geniş bir sıcaklık aralığında doğrusal bir grafik boyunca sıcaklığa bağlı olmalıdır.

Ayrıca, metal bir iletken, dış ortamın agresif eylemlerine karşı etkisiz olmalı ve özellikleri niteliksel olarak yeniden üretmelidir, bu da sensörleri özel ayarlar ve ölçüm cihazları olmadan değiştirmeyi mümkün kılar.

Bu tür gereksinimler için bakır ve platin, yüksek maliyetlerinin yanı sıra çok uygundur. Onlara dayanan termistörlere platin ve bakır denir. TSP (platin) termal dirençler -260 - 1100 derece sıcaklıklarda çalışır. Sıcaklık 0 ila 650 derece aralığındaysa, bu tür sensörler numuneler ve standartlar olarak kullanılır, çünkü bu aralıkta kararsızlık 0,001 dereceden fazla değildir.

Platin termistörlerin dezavantajları arasında dönüşümün doğrusal olmaması ve yüksek maliyet bulunmaktadır. Bu nedenle, parametrelerin doğru ölçümleri yalnızca çalışma aralığında mümkündür.

Uygulamada, direncin sıcaklığa bağımlılığının doğrusallığının çok daha yüksek olduğu TCM termistörlerinin ucuz bakır örnekleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Dezavantajları, düşük direnç ve yüksek sıcaklıklara karşı kararsızlık, hızlı oksidasyondur. Bu bağlamda, bakır bazlı termal dirençler, 180 dereceden fazla olmamak üzere sınırlı kullanıma sahiptir.

Platin ve bakır sensörlerin montajı için cihazdan 200 metreye kadar mesafede 2 telli bir hat kullanılır. Mesafe daha büyükse, üçüncü iletkenin tellerin direncini telafi etmeye yaradığı uygulayın.

Platin ve bakır termistörlerin dezavantajları arasında düşük hızları not edilebilir. Termal ataletleri birkaç dakikaya ulaşır. Tepki süresi saniyenin onda birinden daha yüksek olmayan düşük atalete sahip termistörler vardır. Bu, sensörlerin küçük boyutuyla sağlanır. Bu tür termal dirençler, bir cam kılıf içindeki bir mikro telden yapılır. Bu sensörler düşük atalete, sızdırmazlığa ve yüksek stabiliteye sahiptir. Küçük boyutları ile birkaç kOhm'luk bir dirence sahiptirler.

yarı iletken

Bu tür dirençlere termistör denir. Platin ve bakır numuneler ile karşılaştırıldığında yüksek hassasiyete ve negatif TCR değerine sahiptirler. Bu, sıcaklık arttıkça direncin direncinin azaldığı anlamına gelir. Termistörler, platin ve bakır sensörlerden çok daha yüksek bir TCR'ye sahiptir. Küçük boyutlarda, dirençleri 1 megohm'a ulaşır, bu da iletkenlerin direncinin ölçülmesini etkilemeye izin vermez.

Sıcaklık ölçümleri için, kobalt ve manganez oksitlerden oluşan KMT yarı iletkenlerine dayalı termistörlerin yanı sıra bakır ve manganez oksitlere dayalı MMT termal dirençleri çok popüler hale geldi. Direncin grafikteki sıcaklığa bağımlılığı, -100 +200 derece sıcaklık aralığında iyi bir doğrusallığa sahiptir. Termistörlerin yarı iletkenler üzerindeki güvenilirliği oldukça yüksektir, özellikleri uzun süre yeterli stabiliteye sahiptir.

Başlıca dezavantajları, bu tür termistörlerin seri üretiminde özelliklerinin gerekli doğruluğunu sağlamanın mümkün olmamasıdır. Bu nedenle, aynı partiden farklı kazançlara sahip olabilen transistörler gibi, tek bir direnç diğer numuneden farklı olacaktır, iki özdeş numune bulmak zordur. Bu olumsuz nokta, ihtiyaç yaratır. ek ayarlar termistörü değiştirirken ekipman.

Termistörleri bağlamak için genellikle köprünün bir potansiyometre ile dengelendiği bir köprü devresi kullanılır. Direnç direncinin sıcaklığın etkisiyle değişmesi sırasında, potansiyometre ayarlanarak köprü dengelenebilir.

Böyle bir yöntem manuel ayarçalışmaları göstermek için öğretim laboratuvarlarında kullanılır. Potansiyometre düğmesi, derece olarak derecelendirilmiş bir skala ile donatılmıştır. pratikte karmaşık şemalarölçümler, bu ayar otomatik olarak gerçekleşir.

Termistörlerin uygulanması

Termal sensörlerin çalışmasında iki çalışma modu vardır. İlk modda, sensörün sıcaklığı sadece ortam sıcaklığı ile belirlenir. Dirençten geçen akım küçüktür ve onu ısıtamaz.

2. modda, termistör akan akım tarafından ısıtılır ve sıcaklığı, örneğin üfleme hızı, gaz yoğunluğu vb. gibi ısı transfer koşulları tarafından belirlenir.

Diyagramlardaki termistörler (NTS) ve dirençler (RTS) sırasıyla negatif ve pozitif direnç katsayılarına sahiptir ve aşağıdaki gibi gösterilir:

Termistör Uygulamaları

• Sıcaklık ölçümü.
• Ev aletleri: dondurucular, saç kurutma makineleri, buzdolapları vb.
• Otomotiv elektroniği: antifriz soğutma, yağ, egzoz gazı kontrolü, fren sistemleri, kabin sıcaklığı ölçümü.
• Klimalar: ısı dağılımı, oda sıcaklığı kontrolü.
• Isıtma cihazlarında kapıları kilitleme.
• Elektronik endüstrisi: lazerlerin ve diyotların sıcaklık stabilizasyonu ve ayrıca bakır bobin sargıları.
• AT cep telefonlarıısıtmayı telafi etmek için.
• Motorların marş akımının sınırlandırılması, aydınlatma lambaları,.
• Sıvı dolum kontrolü.

Pozistörlerin kullanımı

• Motorlarda karşı koruma.
• Akım aşırı yüklenmesi durumunda erimeye karşı koruma.
• Anahtarlama güç kaynaklarının açılma süresini geciktirmek için.
• Renk bozulmasını gidermek ve önlemek için bilgisayar monitörleri ve TV kineskopları.
• Buzdolabı kompresör yol vericilerinde.
• Transformatörlerin ve motorların termal blokajı.
• Bilgi depolama cihazları.
• Karbüratörler için ısıtıcılar olarak.
• Ev aletlerinde: kapıyı kapatma çamaşır makinesi, saç kurutma makinelerinde vb.

Yarı iletken termal dirençler. Termistörler. Termistörler. Çalışma prensibi ve özellikleri

Yarı iletken termistörlerin çalışma temelleri, çeşitleri, özellikler, direncin sıcaklığa bağımlılığının grafiği.

Yarı iletkenlerin direncinin sıcaklığa önemli ölçüde bağımlılığı, büyük bir sıcaklık direnç katsayısına sahip toplu yarı iletken dirençler olan hassas termistörlerin (termistörler, termal dirençler) tasarlanmasını mümkün kılmıştır. Amaca bağlı olarak, termistörler farklı özdirenç değerlerine sahip maddelerden yapılır. Termistörlerin üretimi için hem elektronik hem de delik iletkenlik mekanizmasına sahip yarı iletkenler ve saf maddeler kullanılabilir. Termistör maddesinin kalitesini belirleyen ana parametreleri şunlardır: sıcaklık katsayısının değeri, kimyasal kararlılık ve erime noktası.

Çoğu termistör türü, yalnızca belirli sıcaklık sınırları içinde güvenilir şekilde çalışır. Normun üzerindeki herhangi bir aşırı ısınma, termistör üzerinde zararlı bir etkiye sahiptir (termal direnç) ve bazen ölümüne bile yol açabilir.

Çevrenin zararlı etkilerine ve öncelikle havadaki oksijene karşı korunmak için, termistörler bazen inert gazla dolu bir silindire yerleştirilir.

Termistör tasarımı çok basittir. Bir yarı iletken parçası, bir filament, bir çubuk, bir dikdörtgen plaka, bir top veya başka bir şekle dönüştürülür. Termistörün zıt kısımlarına iki terminal monte edilmiştir. Termistörün omik direncinin değeri, kural olarak, devrenin diğer elemanlarının direnç değerlerinden belirgin şekilde daha büyüktür ve en önemlisi, keskin bir şekilde sıcaklığa bağlıdır. Bu nedenle, bir devrede bir akım aktığında, büyüklüğü esas olarak termistörün omik direnci veya nihayetinde sıcaklığı ile belirlenir. Termistörün sıcaklığı arttıkça devredeki akım artar ve tersine sıcaklık azaldıkça akım azalır.

Termostatın ısıtılması, ortamdan ısı aktarılarak, içinden bir elektrik akımı geçtiğinde termistörün kendisindeki ısının serbest bırakılmasıyla veya son olarak özel ısıtma sargılarının yardımıyla gerçekleştirilebilir. Termistörü ısıtma yöntemi, pratik kullanımı ile doğrudan ilgilidir.

Sıcaklıktaki bir değişiklikle termistörün direnci, üç büyüklük sırası, yani. 1000 kez değişebilir. Bu, zayıf iletken malzemelerden yapılmış termistörler için tipiktir. İyi iletken maddeler söz konusu olduğunda, oran on aralığındadır.

Herhangi bir termistör, bazı durumlarda olumlu bir rol oynayan bir termal atalete sahiptir, diğerlerinde ise pratik olarak hiçbir önemi yoktur veya olumsuz bir etkiye sahiptir ve termistörlerin kullanım sınırlarını sınırlar. Termal atalet, ısıtmaya maruz kalan termistörün ısıtıcının sıcaklığını hemen almaması, ancak bir süre sonra ortaya çıkmasıyla kendini gösterir. Termistörün termal ataletinin özelliği, zaman sabiti olarak adlandırılan olabilir.τ . Zaman sabiti, daha önce 0°C'de olan ve daha sonra 100°C sıcaklıktaki bir ortama aktarılan termistörün direncini %63 oranında azaltacağı süreye sayısal olarak eşittir.

Çoğu yarı iletken termistör için, direncin sıcaklığa bağımlılığı doğrusal değildir (Şekil 1, A). Bir termistörün termal ataleti, bir cıva termometresinden çok az farklıdır.

Normal çalışma altında, termistörlerin parametreleri zamanla çok az değişir ve bu nedenle hizmet ömürleri oldukça uzundur ve termistörün markasına bağlı olarak, üst sınırı birkaç yıl içinde hesaplanan aralıkta değişir.

Örneğin, kısaca üç tip termistör (termik direnç) ele alalım: MMT-1, MMT-4 ve MMT-5.

Şekil 1(B), bu termistörlerin temel düzenini ve yapısını göstermektedir. MMT-1 termistörü dış tarafı emaye boya ile kaplanmıştır ve kuru odalarda çalışmak üzere tasarlanmıştır; termistörler MMT-4 ve MMT-5 metal kapsüllere monte edilir ve kapatılır. Bu nedenle çevrenin zararlı etkilerine maruz kalmazlar, her türlü nem koşulunda çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve sıvılarda bile olabilirler (termistörlerin gövdesine etki etmezler)

Termistörlerin omik direnci, 20 ° C sıcaklıkta 1000 - 200000 ohm aralığındadır ve sıcaklık katsayısıα 1°C için yaklaşık %3. Şekil 2, sıcaklığının bir fonksiyonu olarak bir termistörün omik direncindeki yüzde değişikliğini gösteren bir eğriyi göstermektedir. için bu çizelgede başlangıç ​​değeri 20°C'de kabul edilen direnç.

Tarif edilen termistör tipleri, -100 ila + 120 ° C sıcaklık aralığında çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Aşırı ısınmaları kabul edilemez.

Bahsedilen tiplerin termal dirençleri (termistörler, termistörler) çok kararlıdır, yani değeri 20 ° C'de çok uzun bir süre belirlenen "soğuk" dirençlerini pratik olarak değişmeden korurlar. MMT tipi termistörlerin yüksek stabilitesi, pasaportta belirtildiği gibi normal operasyonlarında pratik olarak sınırsız olan uzun hizmet ömürlerini belirler. MMT tipi termal dirençler (termistörler, termistörler) iyi mekanik dayanıma sahiptir.

Şekillerde: bazı termistörlerin tasarımları, termistörün direncinin karakteristik sıcaklık bağımlılığı.

Bir termistör, sıcaklığa bağlı elektrik direncine sahip yarı iletken bir bileşendir. 1930'da bilim adamı Samuel Ruben tarafından bugüne kadar icat edildi bu bileşen teknolojide en geniş uygulamayı bulur.

Termistörler, oldukça yüksek olan çeşitli malzemelerden yapılır - metal alaşımlarından ve saf metallerden, yani özel, özel yarı iletkenlerden önemli ölçüde üstündür.

Doğrudan ana direnç elemanı, toz metalurjisi, belirli metallerin kalkojenitleri, halojenürleri ve oksitlerini işleyerek, onlara çeşitli şekiller vererek elde edilir, örneğin, çeşitli boyutlarda diskler veya çubuklar, büyük rondelalar, orta tüpler, ince plakalar, küçük boncuklar. birkaç mikrondan onlarca milimetreye kadar değişen boyutlarda.

Elementin direnci ile sıcaklığı arasındaki ilişkinin doğası gereği, termistörleri iki büyük gruba ayırın - termistörler ve termistörler. Termistörlerin pozitif bir TCR'si vardır (bu nedenle termistörlere PTC termistörleri de denir) ve termistörlerin negatif bir TCR'si vardır (bu nedenle bunlara NTC termistörleri denir).

Termistör - negatif sıcaklık katsayısına ve yüksek hassasiyete sahip yarı iletken bir malzemeden yapılmış sıcaklığa bağlı bir direnç, bir pozistör -pozitif bir katsayıya sahip sıcaklığa bağlı direnç.Böylece, pozistör kasasının sıcaklığındaki bir artışla direnci de artar ve termistörün sıcaklığındaki bir artışla buna bağlı olarak direnci azalır.

Günümüzde termistörler için malzemeler şunlardır: kobalt, manganez, bakır ve nikel gibi polikristal geçiş metal oksitlerinin karışımları, IIIBV tipi bileşiklerin yanı sıra silikon ve germanyum gibi katkılı, camsı yarı iletkenler ve diğer bazı maddeler. Dikkate değer, baryum titanat bazlı katı çözeltilerden yapılan konumlandırıcılardır.

Termistörler genel olarak şu şekilde sınıflandırılabilir:

Düşük sıcaklık sınıfı (170 K'nin altındaki çalışma sıcaklığı);

Orta sıcaklık sınıfı (170 K ila 510 K arası çalışma sıcaklığı);

Yüksek sıcaklık sınıfı (570 K ve üzeri çalışma sıcaklığı);

ayrı sınıf yüksek sıcaklık (900 K ila 1300 K arası çalışma sıcaklığı).

Hem termistörler hem de konumlayıcılar olan tüm bu elemanlar, çeşitli iklimsel dış koşullar altında ve önemli fiziksel dış ve akım yükleriyle çalışabilir. Bununla birlikte, şiddetli termal döngü koşullarında, oda sıcaklığındaki nominal direnç ve direnç sıcaklık katsayısı gibi başlangıç ​​termoelektrik özellikleri zamanla değişir.

Birleştirilmiş bileşenler de vardır, örneğin termistörler ile dolaylı ısıtma . Bu tür cihazlarda, hem termistörün kendisi hem de termistörün ilk sıcaklığını ve buna bağlı olarak ilk elektrik direncini ayarlayan galvanik olarak yalıtılmış bir ısıtma elemanı yerleştirilir.

Bu cihazlar, termistör ısıtma elemanına uygulanan voltajla kontrol edilen değişken dirençler olarak kullanılır.

Belirli bir bileşenin IV özelliklerine göre çalışma noktasının nasıl seçildiğine bağlı olarak, devredeki termistörün çalışma modu da belirlenir. Ve VAC'nin kendisi ile ilişkilidir Tasarım özellikleri ve bileşen gövdesine uygulanan sıcaklık ile.

Sıcaklık değişimlerini kontrol etmek ve akım akışı ve uygulanan voltaj gibi dinamik olarak değişen parametreleri kompanze etmek için elektrik devreleri, sıcaklık koşullarındaki değişikliklerden sonra değişen termistörler, CVC'nin lineer bölümünde çalışma noktasının ayarlanması ile kullanılır.

Ancak, termistör örneğin mikrodalga radyasyonunun yoğunluğunu izlemek ve ölçmek için bir sistemde bir başlatma cihazı, bir zaman rölesi olarak kullanılıyorsa, çalışma noktası geleneksel olarak CVC'nin (NTC termistörleri) düşen bölümünde ayarlanır. yangın alarm sistemlerinde, dökme katı akış kontrol tesisatlarında ve sıvılarda.

Bugün en popüler 1 K başına -2,4 ila -%8.4 arasında TCR'li orta sıcaklık termistörleri ve konumlayıcılar. Ohm birimlerinden megaohm birimlerine kadar geniş bir direnç aralığında çalışırlar.

Silikon bazında yapılan, 1 K başına %0,5 ila %0,7 arasında nispeten küçük bir TCS'ye sahip konumlayıcılar vardır. Dirençleri neredeyse lineer olarak değişir. Bu tür konumlayıcılar, çeşitli modern elektronik cihazlarda, özellikle güçlü cihazlarda, sıcaklık stabilizasyon sistemlerinde ve güç yarı iletken anahtarları için aktif soğutma sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu bileşenler devrelere kolayca sığar ve kartlarda fazla yer kaplamaz.

Tipik bir konumlayıcı, seramik bir disk biçimindedir, bazen birkaç eleman bir muhafazaya seri olarak monte edilir, ancak daha sık olarak koruyucu bir emaye kaplamada tek bir versiyonda. Pozistörler, iddiasızlıkları ve fiziksel kararlılıkları nedeniyle elektrik devrelerini voltaj ve akım aşırı yüklerinden, ayrıca sıcaklık sensörlerinden ve otomatik stabilize edici elemanlardan korumak için genellikle sigortalar olarak kullanılır.

Termistörler, özellikle hassas sıcaklık kontrolünün önemli olduğu birçok elektronik alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu, veri iletim ekipmanı için geçerlidir, bilgisayar Teknolojisi, yüksek performanslı CPU'lar ve yüksek hassasiyetli endüstriyel ekipman.

Bir termistörün en basit ve en popüler uygulamalarından biri, ani akımı etkin bir şekilde sınırlamaktır. Şebekeden güç kaynağına voltaj uygulandığında, son derece keskin önemli bir kapasitans meydana gelir ve birincil devrede diyot köprüsünü yakabilecek büyük bir şarj akımı akar.

Bu akım burada termistör tarafından sınırlandırılır, yani devrenin bu bileşeni, Ohm yasasına göre ısındığından, içinden geçen akıma bağlı olarak direncini değiştirir. Termistör, oda sıcaklığına soğuduktan sonra birkaç dakika sonra orijinal direncini geri kazanır.