A termisztorok típusai, a jellemző részletek és a működési elv

A termisztor nevét a „hőérzékeny ellenállás” rövid formájaként dolgozták ki. A termisztor teljes formája a művelet általános és részletes elképzelését adja, amely a termisztor jellemzője.

Szerző: S. Prakash

Azok a különféle típusú eszközök, amelyekben a termisztort használják, sokféle eszközt tartalmaznak, mint például hőmérséklet-érzékelők és elektronikus áramkörök, ahol hőmérséklet-kompenzációt biztosítanak.

Noha a termisztor használata nem olyan gyakori, mint a szokásos formájú tranzisztorok, ellenállások és kondenzátorok, az elektronikus mező nagymértékben használja a termisztorokat.

A termisztor áramkör szimbóluma

Az a szimbólum, amelyet a termisztor használ felismerésére, a saját áramköri szimbóluma.

A termisztor áramköri szimbóluma egy alapból áll, amely szabványos ellenállás téglalapból áll, valamint egy átlós vonal, amely áthalad az alapon, és egy kis méretű függőleges szakaszból áll.

A kapcsolási rajzok széles körben használják a termisztor áramköri szimbólumát.

A termisztor típusai

A termisztor különféle típusokra és kategóriákra osztható számos különböző módon.

Ezek a kategorizálási módok elsősorban azon alapulnak, hogy a termisztor hogyan reagál a hő expozíciójára.

Néhány kondenzátor ellenállása növekszik a hőmérséklet növekedésével, míg az ellenkezője figyelhető meg a többi termisztor típusnál, ami az ellenállás csökkenését eredményezi.

Ez az elképzelés kibővíthető a termisztor görbéjével, amelyet egyszerű alak egyenletével ábrázolhatunk:

Az ellenállás és a hőmérséklet kapcsolata

ΔR = k x & ΔT

A fenti egyenlet a következőkből áll:

ΔR = Az ellenállás megfigyelt változása

ΔT = A megfigyelt hőmérsékletváltozás

k = elsőrendű ellenállás hőmérsékleti együtthatója

Az ellenállás és a hőmérséklet között az esetek többségében nemlineáris összefüggés van. De az ellenállás és a hőmérséklet különféle kicsi változásaival megváltozik a kapcsolat is, amelyet megfigyelnek, és a kapcsolat lineáris jellegűvé válik.

A „k” értéke lehet pozitív vagy negatív, a termisztor típusától függően.

NTC termisztor (negatív hőmérsékleti együttható termisztor): Az NTC termisztor tulajdonságai lehetővé teszik, hogy a hőmérséklet növekedésével csökkentse ellenállását, és ezáltal az NTC termisztor “k” tényezője negatív legyen.

PTC termisztor (pozitív hőmérsékleti együttható termisztor): Az NTC termisztor tulajdonságai lehetővé teszik, hogy növelje ellenállását a hőmérséklet növekedésével, és ezáltal az NTC termisztor “k” tényezője pozitív.

A termisztor egy másik módja annak megkülönböztetésére és kategorizálására, az ellenállásváltozásukon kívül, a termisztorhoz használt anyag típusától függ. A felhasznált anyag két fő típusból áll:

Egykristályos félvezetők

Fémes természetű vegyületek, például oxidok

Termisztor: fejlődés és történelem

A hőmérséklet változásai miatt az ellenállásban megfigyelhető variáció jelenségét a XIX. Század elején mutatták be.

A termisztort a mai napig sokféleképpen használják. De ennek a termisztornak a többségét az a hátrány éri, hogy a nagy hőmérsékleti tartománynak megfelelően az ellenállás nagyon kicsi változásait képesek megmutatni.

A félvezetők használatát általában a termisztorok feltételezik, amelyek lehetővé teszik, hogy a termisztorok nagyobb ellenállási variációkat mutassanak a nagy hőmérsékleti tartománynak megfelelően.

A termisztor gyártásához használt anyagok kétféle típusúak, ideértve a fémvegyületeket is, amelyeket először fedeztek fel a termisztor számára.

1833-ban, miközben mérte az ellenállás változását az ezüst-szulfid hőmérsékletéhez képest, Faraday felfedezte a negatív hőmérsékleti együtthatót. De a fém-oxidok kereskedelmi forgalomban csak a 40-es években volt elérhető.

A szilícium-termisztor és a kristálygermánium-termisztor vizsgálatát a második világháború után végezték, miközben a félvezető anyagokat tanulmányozták.

Noha a félvezető és a fémoxidok két termisztortípus, az általuk lefedett hőmérséklet-tartományok eltérőek, ezért nem kell versenyezniük.

A termisztor összetétele és felépítése

Azon alkalmazások alapján, amelyekben a termisztort kell használni, valamint a hőmérséklet-tartomány tartományát, amelyen a termisztor működni fog, eldöntik a termisztor gyártásához használt méreteket, alakokat és anyagtípusokat.

Abban az esetben, ha a sík felületnek állandó kapcsolatban kell lennie a termisztorral, a termisztor alakja ezekben az esetekben lapos lemez.

Abban az esetben vannak olyan hőmérsékleti szondák, amelyekhez a termisztort el kell készíteni, akkor a termisztor alakja rudak vagy gyöngyök formájában van. Így azok a követelmények, amelyek megfelelnek azoknak az alkalmazásoknak, amelyekre a termisztort használják, irányítják a termisztor tényleges fizikai alakját.

A hőmérséklet-tartomány, amelyhez a fémoxid típusú termisztort használják, 200-700 K.

A termisztorok gyártásához használt komponens finom por alakjában található, amelyet nagyon magas hőmérsékleten zsugorítanak és összenyomnak.

Az ilyen termisztorokhoz leggyakrabban használt anyagok közé tartozik a nikkel-oxid, a vas-oxid, a mangán-oxid, a réz-oxid és a kobalt-oxid.

A félvezető-termisztorok hőmérséklete nagyon alacsony. A szilícium-termisztorokat ritkábban használják, mint a germánium-termisztorokat, amelyeket szélesebb körben alkalmaznak olyan hőmérsékleteken, amelyek az abszolút nulla 100º tartományba esnek, vagyis 100K-ig.

Az a hőmérséklet, amelynél a szilícium-termisztor használható, legfeljebb 250 K. Ha a hőmérséklet több mint 250 K-ra emelkedik, akkor a szilícium-termisztor megtapasztalja a pozitív hőmérsékleti együtthatók beállítását. Egyetlen kristályt használnak a termisztor előállítására, ahol a kristály adalékolásának szintje 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

A termisztor alkalmazásai

A termisztor sokféle alkalmazáshoz használható, és számos más alkalmazás is található.

A termisztor legvonzóbb tulajdonsága, amely népszerűvé teszi őket az áramkörökben, az, hogy az általuk az áramkörökben biztosított elemek nagyon költséghatékonyak, mivel hatékonyan teljesítenek, és mégis olcsó áron állnak rendelkezésre.

Az a tény, hogy a hőmérsékleti együttható negatív vagy pozitív, meghatározza azokat az alkalmazásokat, amelyekben a termisztor használható.

Ha a hőmérsékleti együttható negatív, a termisztor a következő alkalmazásokhoz használható:

Nagyon alacsony hőmérsékletű hőmérők: A termisztorokkal nagyon alacsony hőmérsékletek mérésére szolgálnak a nagyon alacsony hőmérsékletű hőmérőkben.

Digitális termosztátok: A modern digitális termosztátok széles körben és gyakran használják a termisztorokat.

Akkumulátor-monitorok: Az akkumulátorok hőmérsékletét a töltés teljes időtartama alatt az NTC termisztorok figyelemmel kísérik.

A modern iparban használt elemek egy része érzékeny a túltöltésre, beleértve a széles körben használt lítium-ion akkumulátorokat is. Ilyen akkumulátorok töltési állapotát a hőmérséklet hatékonyan jelzi, és ezáltal meghatározható az az idő, amikor a töltési ciklust be kell fejezni.

Rohanásgátló eszközök: Az áramellátó áramkörök a NTC termisztorok olyan eszközök formájában, amelyek korlátozzák a beáramló áramot.

Az NTC termisztorok, miközben a beugrás elleni védelemként működnek, megakadályozzák a nagy áram áramlását a bekapcsolás helyén és a kezdeti nagy ellenállás biztosításával.

Ezt követően a termisztor felmelegszik, és így az általa biztosított ellenállás kezdeti szintje lényegesen csökken, ezáltal lehetővé téve az áram normál működése során nagy mennyiségű áram áramlását.

Az alkalmazás céljára használt termisztorok ennek megfelelően vannak megtervezve, és így méretük nagyobb, mint a mérő típusú termisztoroké.

Abban az esetben, ha a hőmérsékleti együttható pozitív, a termisztor a következő alkalmazásokhoz használható:

Áramkorlátozó készülékek: Az elektronikus áramkörök a PTC termisztorokat áramkorlátozó eszközök formájában használják.

A PTC termisztorok alternatív eszközként szolgálnak a leggyakrabban használt biztosítékhoz. Nincsenek indokolatlan vagy mellékhatások, amelyeket kis mennyiségben termel, ha a készülék normál körülmények között áramáramlást tapasztal.

De abban az esetben, ha az eszköz áramlása az eszközön nagyon nagy, az ellenállás növekedését eredményezheti, mivel a hő nem oszlik el a környezetben, mivel a készülék erre képtelen lehet.

Ennek eredményeként több hő keletkezik, ezáltal pozitív visszacsatolási hatás jelensége keletkezik. A készüléket ilyen hő és áramingadozás védi, mivel az ellenállás növekedése esetén az áram csökkenése figyelhető meg.

A termisztorok alkalmazási területei szélesek. A termisztorokkal megbízhatóan, olcsón (költséghatékonyan) és egyszerűen lehet érzékelni a hőmérsékleteket.

A termisztorok különböző eszközei közé tartoznak a termosztátok és a tűzjelzők. A termisztorok önmagukban is használhatók, más készülékek egységében. Ez utóbbi esetben a termisztor használható a magas fokú pontosság biztosítására a Wheatstone híd részévé tételével.

A termisztorokat hőmérséklet-kompenzáló eszközök formájában is használják.

Az ellenállások nagy százalékában növekszik az ellenállás, amelyet a pozitív hőmérsékleti együtthatójuknak megfelelő hőmérséklet-növekedés figyelhet meg.

Abban az esetben, ha az alkalmazások nagy követelményt támasztanak a stabilitással szemben, akkor a negatív hőmérsékleti együtthatóval rendelkező termisztort kell használni. Ez akkor érhető el, amikor az áramkör beépíti a termisztort, hogy ellensúlyozza a komponens pozitív hőmérsékleti együtthatója miatt keletkező hatásait.