Rodzaje termistorów, charakterystyczne szczegóły i zasada działania

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 termistora

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.

Termistor 5 Ohm NTC o średnicy 11 mm

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.




Poprzedni: Rodzaje rezystorów i ich różnice robocze Dalej: Rodzaje cewek, klasyfikacja i sposób ich działania