Rodzaje termistorów, charakterystyczne szczegóły i zasada działania

Nazwa termistora została opracowana jako skrócona forma określenia „rezystor wrażliwy na ciepło”. Pełna forma termistora zapewnia ogólne i szczegółowe wyobrażenie o działaniu, które jest cechą termistora.

Autor: S. Prakash

Różne typy urządzeń, w których stosowany jest termistor, obejmują szeroką gamę urządzeń, takich jak czujniki temperatury i obwody elektroniczne, w których zapewniają one kompensację temperatury.

Chociaż użycie termistora nie jest tak powszechne, jak tranzystory, rezystory i kondensatory w zwykłej formie, pole elektroniczne wykorzystuje termistory na dużą skalę.

Symbol obwodu termistora

Symbol, który jest używany przez termistor do rozpoznawania, jest własnym symbolem obwodu.

Symbol obwodu termistora składa się z podstawy, która składa się ze standardowego prostokąta rezystora wraz z ukośną linią przechodzącą przez podstawę i składa się z pionowego odcinka o niewielkich rozmiarach.

Schematy obwodów szeroko wykorzystują symbol obwodu termistora.

Rodzaje termistorów

Termistor można podzielić na różne typy i kategorie na wiele różnych sposobów.

Te sposoby, w jakie mają być klasyfikowane, opierają się po pierwsze na sposobie, w jaki termistor reaguje na wystawienie na działanie ciepła.

Rezystancja niektórych kondensatorów rośnie wraz ze wzrostem temperatury, podczas gdy w innych typach termistorów jest odwrotnie, co powoduje spadek rezystancji.

Idea ta może zostać rozszerzona o krzywą termistora, którą można przedstawić równaniem o prostej postaci:

Związek między oporem a temperaturą

ΔR = k x i ΔT

Powyższe równanie składa się z:

ΔR = zaobserwowana zmiana oporu

ΔT = zaobserwowana zmiana temperatury

k = współczynnik temperaturowy oporu pierwszego rzędu

W większości przypadków istnieje nieliniowa zależność między oporem a temperaturą. Ale wraz z różnymi niewielkimi zmianami oporu i temperatury następuje również zmiana w relacji, która jest obserwowana, a zależność staje się z natury liniowa.

Wartość „k” może być dodatnia lub ujemna, w zależności od typu termistora.

Termistor NTC (termistor o ujemnym współczynniku temperaturowym): Właściwość termistora NTC umożliwia zmniejszenie jego rezystancji wraz ze wzrostem temperatury, a tym samym współczynnik „k” dla termistora NTC jest ujemny.

Termistor PTC (termistor o dodatnim współczynniku temperaturowym): Właściwość termistora NTC umożliwia zwiększanie jego rezystancji wraz ze wzrostem temperatury, a tym samym współczynnik „k” dla termistora NTC jest dodatni.

Inny sposób, w jaki termistor można rozróżnić i sklasyfikować, poza cechą zmiany rezystancji, zależy od rodzaju materiału, z którego wykonany jest termistor. Wykorzystywany materiał jest dwojakiego rodzaju:

Półprzewodniki monokrystaliczne

Związki o charakterze metalicznym, takie jak tlenki

Thermistor: rozwój i historia

Zjawisko zmienności obserwowanej w rezystorze pod wpływem zmian temperatury wykazano na początku XIX wieku.

Termistor jest używany na wiele sposobów do dziś. Jednak większość tego termistora ma wadę polegającą na tym, że są one w stanie wykazywać bardzo małe zmiany rezystancji w zależności od dużego zakresu temperatur.

Użycie półprzewodników jest generalnie implikowane w termistorach, które umożliwiają termistorom wykazywanie większych wahań rezystancji w związku z dużym zakresem temperatur.

Materiały używane do produkcji termistorów są dwojakiego rodzaju, w tym związki metali, które były pierwszymi materiałami odkrytymi dla termistorów.

W 1833 r., Mierząc zmianę oporu w odniesieniu do temperatury siarczku srebra, Faraday odkrył ujemny współczynnik temperaturowy. Jednak dostępność tlenków metali na dużą skalę komercyjnie nastąpiła dopiero w latach czterdziestych XX wieku.

Badania termistora krzemowego i termistora z krystalicznego germanu prowadzono po II wojnie światowej w trakcie badań materiałów półprzewodnikowych.

Chociaż półprzewodnik i tlenki metali są dwoma typami termistorów, zakresy temperatur przez nie objęte są różne i dlatego nie muszą ze sobą konkurować.

Skład i struktura termistora

Na podstawie zastosowań, w których termistor musi być używany, wraz z zakresem temperatur, w których termistor będzie działał, ustala się rozmiary, kształty i rodzaj materiału użytego do wykonania termistora.

W przypadku zastosowań, w których płaska powierzchnia musi być w stałym kontakcie z termistorem, termistor w tych przypadkach ma kształt płaskich dysków.

W przypadku sond temperatury, dla których trzeba wykonać termistor, wówczas termistor ma kształt pręcików lub kulek. Zatem wymagania, które są związane z zastosowaniami, w których termistor będzie używany, kierują faktycznym kształtem fizycznym termistora.

Zakres temperatur, w których stosowany jest termistor typu tlenku metalu to 200-700 K.

Komponent używany do produkcji tych termistorów występuje w wersji drobnego proszku spiekanego i prasowanego w bardzo wysokiej temperaturze.

Materiały, które są najczęściej używane na te termistory, obejmują tlenek niklu, tlenek żelaza, tlenek manganu, tlenek miedzi i tlenek kobaltu.

Temperatury, w których używane są termistory półprzewodnikowe, są bardzo niskie. Termistory krzemowe są używane rzadziej niż termistory germanowe, które są stosowane szerzej w temperaturach mieszczących się w zakresie poniżej 100º zera absolutnego, tj. 100 K.

Temperatura, dla której można użyć termistora silikonowego, wynosi maksymalnie 250K. Jeśli temperatura wzrośnie o więcej niż 250 K, wówczas termistor silikonowy doświadcza ustawienia dodatnich współczynników temperaturowych. Do produkcji termistora używany jest pojedynczy kryształ, przy czym poziom, na którym przeprowadza się domieszkowanie kryształu, wynosi 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Zastosowania termistora

Termistor może być używany do wielu różnych rodzajów zastosowań i istnieje wiele innych zastosowań, w których się znajdują.

Najbardziej atrakcyjną cechą termistora, która sprawia, że ​​są one popularne w obwodach, jest to, że elementy dostarczane przez nie w obwodach są bardzo opłacalne, ponieważ działają skutecznie, a jednocześnie są dostępne w niskiej cenie.

Fakt, że współczynnik temperaturowy jest ujemny czy dodatni, decyduje o zastosowaniach, w których można zastosować termistor.

W przypadku ujemnego współczynnika temperaturowego termistor można wykorzystać do następujących zastosowań:

Termometry o bardzo niskiej temperaturze: termistory służą do pomiaru temperatury bardzo niskich poziomów w termometrach o bardzo niskiej temperaturze.

Termostaty cyfrowe: Współczesne termostaty cyfrowe szeroko i powszechnie używają termistorów.

Monitory zestawów akumulatorów: Temperatura zestawów akumulatorów przez cały okres ich ładowania jest monitorowana za pomocą termistorów NTC.

Niektóre akumulatory używane we współczesnym przemyśle są wrażliwe na przeładowanie, w tym powszechnie używane akumulatory litowo-jonowe. W takich akumulatorach ich stan naładowania jest skutecznie wskazywany przez temperaturę, co pozwala na określenie czasu, w którym należy zakończyć cykl ładowania.

Urządzenia chroniące przed nagłym wzrostem: Obwody zasilania wykorzystują Termistory NTC w postaci urządzeń ograniczających prąd rozruchowy.

Termistory NTC działając jako urządzenia zabezpieczające przed udarem, zapobiegają przepływowi dużych ilości prądu w momencie włączenia i zapewniają początkowy poziom wysokiej rezystancji.

Następnie termistor nagrzewa się, a zatem początkowy poziom zapewnianego przez niego oporu znacznie się zmniejsza, umożliwiając w ten sposób przepływ dużych ilości prądu podczas normalnej pracy obwodu.

Termistory używane w tym zastosowaniu są odpowiednio zaprojektowane, dzięki czemu ich rozmiar jest większy w porównaniu z termistorami pomiarowymi.

W przypadku dodatniego współczynnika temperaturowego termistor może być używany do następujących zastosowań:

Ograniczniki prądu: Obwody elektroniczne wykorzystują termistory PTC w postaci urządzeń ograniczających prąd.

Termistory PTC działają jako alternatywne urządzenie dla częściej stosowanego bezpiecznika. Nie ma żadnych niepożądanych lub ubocznych skutków spowodowanych ciepłem, które jest wytwarzane w małych ilościach, gdy urządzenie doświadcza przepływu prądu w normalnych warunkach.

Jednak w przypadku, gdy przepływ prądu przez urządzenie jest bardzo duży, może to spowodować wzrost oporu, ponieważ ciepło może nie zostać rozproszone w otoczeniu, ponieważ urządzenie może nie być w stanie tego zrobić.

Powoduje to wytwarzanie większej ilości ciepła, co powoduje zjawisko dodatniego efektu sprzężenia zwrotnego. Urządzenie jest chronione przez takie ciepło i wahania prądu, ponieważ spadek prądu obserwuje się wraz ze wzrostem rezystancji.

Zastosowania, w których mogą być używane termistory, mają szeroki zakres. Termistory mogą być używane do wykrywania temperatury w niezawodny, tani (ekonomiczny) i prosty sposób.

Różne urządzenia, w których można stosować termistory, obejmują termostaty i alarmy przeciwpożarowe. Termistory mogą być używane samodzielnie, jak również w połączeniu z innymi urządzeniami. W tym drugim przypadku termistor może być użyty do zapewnienia dokładności wysokich stopni, czyniąc go częścią mostka Wheatstone'a.

Ponadto termistory są używane w postaci urządzeń kompensujących temperaturę.

W przypadku dużego odsetka rezystorów następuje wzrost rezystancji, który obserwuje się wraz ze wzrostem temperatury ze względu na ich dodatni współczynnik temperaturowy.

W przypadku, gdy aplikacje stawiają wysokie wymagania stabilności, stosuje się termistor o ujemnym współczynniku temperaturowym. Osiąga się to, gdy obwód zawiera termistor, aby przeciwdziałać efektom elementu wytwarzanym z powodu ich dodatniego współczynnika temperaturowego.