Vrste termistorjev, značilnosti in načelo dela

Ime termistorja je bilo zasnovano kot kratka oblika za „toplotno občutljiv upor“. Celotna oblika termistorja daje splošno in podrobno predstavo o delovanju, ki je značilnost termistorja.

Avtor: S. Prakash

Različni tipi naprav, v katerih se uporablja termistor, vključujejo široko paleto naprav, kot so temperaturni senzorji in elektronska vezja, kjer zagotavljajo temperaturno kompenzacijo.

Čeprav uporaba termistorja ni tako pogosta kot tranzistorji, upori in kondenzatorji običajne oblike, elektronsko polje uporablja termistorje v velikem obsegu.

Simbol vezja termistorja

Simbol, ki ga termistor uporablja za prepoznavanje, je sam simbol vezja.

Simbol vezja termistorja je sestavljen iz osnove, ki je sestavljena iz standardnega uporovnega pravokotnika, skupaj z diagonalno črto, ki poteka skozi dno in je sestavljena iz majhnega navpičnega odseka.

V diagramih vezij se pogosto uporablja simbol vezja termistorja.

Vrste termistorja

Termistor lahko na več različnih načinov razdelimo na različne vrste in kategorije.

Ti načini njihove razvrstitve najprej temeljijo na načinu, kako se termistor odzove na izpostavljenost toploti.

Upor nekaterih kondenzatorjev narašča s povišanjem temperature, medtem ko pri drugih vrstah termistorjev opazimo ravno nasprotno, kar povzroči zmanjšanje upora.

To idejo lahko razširimo s krivuljo termistorja, ki jo lahko prikažemo z enačbo preproste oblike:

Razmerje med odpornostjo in temperaturo

ΔR = k x & ΔT

Zgornja enačba predstavlja:

ΔR = opažena sprememba upora

ΔT = opažena sprememba temperature

k = temperaturni koeficient upora prvega reda

V večini primerov med uporom in temperaturo obstaja nelinearna povezava. Toda z različnimi majhnimi spremembami upora in temperature pride tudi do spremembe razmerja, ki jo opazimo in razmerje postane linearno.

Vrednost 'k' je lahko pozitivna ali negativna, odvisno od vrste termistorja.

NTC termistor (termistor z negativnim temperaturnim koeficientom): Lastnost NTC termistorja mu omogoča, da zmanjša upor s povišanjem temperature in s tem je faktor 'k' za NTC termistor negativen.

PTC termistor (termistor s pozitivnim temperaturnim koeficientom): Lastnost NTC termistorja mu omogoča, da poveča odpornost s povišanjem temperature in s tem je faktor „k“ za NTC termistor pozitiven.

Drug način razlikovanja in kategoriziranja termistorja je odvisen od vrste materiala, ki se uporablja za termistor. Uporabljeni material je dveh glavnih vrst:

Enokristalni polprevodniki

Kovinske spojine, kot so oksidi

Termistor: razvoj in zgodovina

Pojav sprememb, ki so jih opazili upori zaradi temperaturnih sprememb, so pokazali v začetku devetnajstega stoletja.

Termistor se je do danes še naprej uporabljal na veliko načinov. Toda večina tega termistorja trpi zaradi pomanjkljivosti, ker lahko pokažejo zelo majhne razlike v odpornosti, ki ustrezajo velikemu temperaturnemu območju.

Uporaba polprevodnikov se na splošno nanaša na termistorje, ki omogočajo termistorjem, da pokažejo večje razlike v upornosti v skladu z velikim temperaturnim območjem.

Materiali, ki se uporabljajo za izdelavo termistorja, so dveh vrst, vključno s kovinskimi spojinami, ki so bile prvi materiali, odkriti za termistor.

Leta 1833 je Faraday med merjenjem variacije odpornosti glede temperature srebrovega sulfida odkril negativni temperaturni koeficient. Toda razpoložljivost kovinskih oksidov v velikem obsegu se je komercialno pojavila šele v 40. letih 20. stoletja.

Preiskave silicijevega termistorja in kristalnega germanijevega termistorja so bile opravljene po drugi svetovni vojni med preučevanjem polprevodniških materialov.

Čeprav sta polprevodnik in kovinski oksid dva tipa termistorjev, so temperaturna območja, ki jih pokrivajo, različna, zato jim ni treba konkurirati.

Sestava in zgradba termistorja

Na podlagi aplikacij, pri katerih je treba uporabljati termistor, se določi velikost, oblike in vrsta materiala, ki se uporablja za izdelavo termistorja, ter območje temperaturnega območja, v katerem bo termistor deloval.

Če morajo biti naprave, pri katerih mora biti ploska površina v stalnem stiku s termistorjem, oblika termistorja v teh primerih ploščatih diskov.

V primeru, da obstajajo temperaturne sonde, za katere je treba narediti termistor, potem je oblika termistorja v obliki palic ali kroglic. Tako zahteve, ki se držijo aplikacij, za katere se bo uporabljal termistor, usmerjajo njegovo dejansko fizično obliko.

Območje temperature, za katero se uporablja termistor kovinskega oksida, je 200-700 K.

Sestavni del, ki se uporablja za izdelavo teh termistorjev, najdemo v različici finega prahu, ki se sintra in stisne pri zelo visoki temperaturi.

Materiali, ki se najpogosteje uporabljajo za te termistorje, vključujejo nikljev oksid, železov oksid, manganov oksid, bakrov oksid in kobaltov oksid.

Temperature, za katere se uporabljajo polprevodniški termistorji, so zelo nizke. Silicijevi termistorji se uporabljajo redkeje kot termistorji iz germanija, ki se uporabljajo širše za temperature, ki so v območju, ki je pod območjem 100 ° absolutne ničle, tj. 100K.

Temperatura, za katero je mogoče uporabiti silicijev termistor, je največ 250K. Če se temperatura poveča za več kot 250K, potem silicijev termistor doživi nastavitev pozitivnih temperaturnih koeficientov. Za izdelavo termistorja se uporablja en kristal, pri katerem je nivo dopiranja kristala 10 ^ 16-10 ^ 17 / cm3.

Uporaba termistorja

Termistor se lahko uporablja za različne vrste aplikacij, obstaja pa tudi veliko drugih aplikacij, v katerih jih najdemo.

Najbolj privlačna lastnost termistorja, zaradi česar so priljubljeni za uporabo v vezjih, je ta, da so elementi, ki jih zagotavljajo v tokokrogih, zelo stroškovno učinkoviti, saj delujejo učinkovito, a so na voljo po ugodni ceni.

Dejstvo, ali je temperaturni koeficient negativen ali pozitiven, določa uporabo termistorja.

Če je temperaturni koeficient negativen, se lahko termistor uporablja za naslednje namene:

Termometri zelo nizke temperature: termistorji se uporabljajo za merjenje temperature zelo nizkih ravni v termometrih zelo nizke temperature.

Digitalni termostati: Digitalni termostati sodobnega časa uporabljajo termistorje široko in pogosto.

Monitorji akumulatorjev: Temperatura akumulatorjev v celotnem obdobju polnjenja se spremlja s pomočjo termistorjev NTC.

Nekatere baterije, ki se uporabljajo v sodobni industriji, so občutljive na prekomerno polnjenje, vključno s široko uporabljenimi Li-ion baterijami. V takih baterijah je njihovo stanje polnjenja dejansko prikazano s temperaturo in s tem omogoča določitev časa, ko je treba cikel polnjenja zaključiti.

Naprave za zaščito pred hitenjem: Napajalni tokokrogi uporabljajo NTC termistorji v obliki naprav, ki omejujejo hitri tok.

NTC termistorji, medtem ko delujejo kot naprave za zaščito pred hitenjem, preprečujejo pretok velikih količin toka na mestu vklopa in zagotavljajo začetno stopnjo visoke odpornosti.

Po tem se termistor segreje in tako se začetna raven upora, ki ga zagotavlja, znatno zmanjša in s tem omogoča pretok velikih količin toka med normalnim delovanjem vezja.

Termistorji, uporabljeni za namen te aplikacije, so zasnovani v skladu s tem, zato je njihova velikost večja v primerjavi s termistorji merilnega tipa.

Če je temperaturni koeficient pozitiven, se lahko termistor uporablja za naslednje namene:

Naprave za omejevanje toka: Elektronska vezja uporabljajo termistorje PTC v obliki naprav za omejevanje toka.

Termistorji PTC delujejo kot alternativna naprava za najpogosteje uporabljeno varovalko. Nobenih neupravičenih ali stranskih učinkov ne povzroča toplota, ki nastaja v majhnih količinah, ko naprava v običajnih pogojih zazna tok toka.

Toda v primeru, da je tok toka skozi napravo zelo velik, lahko povzroči povečanje upora, saj se toplota morda ne bo odvajala v okolico, ker naprava tega morda ne bo mogla.

Rezultat tega je več toplote, s čimer nastane pojav pozitivnega povratnega učinka. Naprava je zaščitena s tako toploto in nihanjem toka, saj je opazen padec toka, ko se poveča upor.

Uporaba termistorjev je široka. Termistorje lahko uporabljamo za zaznavanje temperatur na zanesljiv, poceni (stroškovno učinkovit) in preprost način.

Različne naprave, v katerih se lahko uporabljajo termistorji, vključujejo termostate in požarne alarme. Termistorje lahko uporabljate samostojno in skupaj z drugimi napravami. V slednjem primeru lahko s termistorjem zagotovimo natančnost visokih stopinj, tako da postane del Wheatstonovega mostu.

Termistorji se uporabljajo tudi v obliki naprav za kompenzacijo temperature.

V velikem odstotku uporov se poveča upor, ki ga opazimo z ustreznim zvišanjem temperature zaradi njihovega pozitivnega temperaturnega koeficienta.

Če aplikacije zelo zahtevajo stabilnost, se uporabi termistor, ki ima negativni temperaturni koeficient. To se doseže, ko vezje vključuje termistor, da prepreči učinke komponente, ki nastanejo zaradi njihovega pozitivnega temperaturnega koeficienta.