Mi az a termisztor. Termisztor - jellemző és működési elv. A termisztor általános jellemzői

Helló elektronikai szerelmesek, ma megvizsgálunk egy rádiós alkatrészt, amely megvédi berendezéseit, mi a termisztor alkalmazása az elektronikában.

A két szóból, a termikusból és az ellenállásból származó kifejezés félvezetőkre utal. Trükkje az elektromos ellenállás megváltoztatása, amely közvetlenül függ a hőmérséklettől.

Termisztoros készülék

Minden termisztor olyan anyagokból készül, amelyek magas hőmérsékleti ellenállási együtthatóval rendelkeznek, népszerűek és közismertek (TCS). Ez az együttható sokkal, többszörösen magasabb, mint más fémeké.

A termisztorok PTC és NTC, PTC és NTC rendszerűek. Itt van egy nagyszerű tipp, amikor megtalálja ezt az eszközt a táblán, és az elektronika tápáramkörébe vannak telepítve.

Hol használják, hogyan működik a termisztor

Széles körű alkalmazást találtak az elektrotechnikában, különösen ott, ahol nagyon fontos a hőmérséklet szabályozása. Jelenlétük drága berendezésekben, számítógépes és ipari berendezésekben nagyon fontos.

A bekapcsolási áram hatékony korlátozására szolgálnak, és ezt egy termisztor korlátozza. Ellenállását a rajta áthaladó áram erősségétől függően változtatja, a készülék felmelegedése miatt.

Az alkatrész óriási előnye, hogy a hűtés során rövid idő után helyreáll.

Hogyan ellenőrizhető a termisztor multiméterrel?

Mik azok a termisztorok és hol használják őket, egy kicsit világosabb lett, tovább vizsgáljuk a témát annak ellenőrzésével.

Meg kell tanulni egy fontos szabályt az elektronika javításával, külső, szemrevételezéssel kapcsolatban. Keressük a túlmelegedés, a sötétedés nyomait, csak a színváltozást, a tok elszakadt részeit, függetlenül attól, hogy levált -e, az érintkező terminált.

Szokás szerint bekapcsoljuk a tesztert, és ellenállás módban mérünk. Csatlakozunk a hőellenállás kapcsaihoz, ha jó állapotban van, látni fogjuk a tokon jelzett ellenállást.

Kezünkbe veszünk egy öngyújtót vagy forrasztópáka, szerintem sokaknak az asztalon él. Lassan kezdünk felmelegedni, és megfigyeljük a készülék ellenállásának változását. Működő termisztorral az ellenállásnak csökkennie kell, és a mező helyreáll egy ideig.

A termisztorok különböző jelölésekkel rendelkeznek, minden a gyártótól függ, ez a kérdés egy külön cikk. Ebben a szövegben megvizsgáljuk azt a témát, hogy mi a termisztor és alkalmazása az elektronikában.

A hőérzékelő az egyik leggyakrabban használt eszköz. Fő célja a hőmérséklet érzékelése és jellé alakítása. Sokféle típusú érzékelő létezik. Ezek közül a leggyakoribbak a hőelem és a termisztor.

Nézetek

A hőmérséklet érzékelése és mérése nagyon fontos tevékenység, sok alkalmazással, az egyszerű háztartástól az ipariig. A hőérzékelő olyan eszköz, amely hőmérséklet-adatokat gyűjt és ember által olvasható formában jeleníti meg. A hőmérséklet -érzékelő piac folyamatos növekedést mutat a félvezető- és vegyipar kutatási és fejlesztési igényei miatt.

Alapvetően kétféle hőérzékelő létezik:

• Kapcsolatba lépni. Ezek hőelemek, töltött rendszerű hőmérők, hőmérséklet -érzékelők és bimetál hőmérők;
• Érintésmentes érzékelők. Ezek az infravörös eszközök nagy potenciállal rendelkeznek a védelmi szektorban, mivel képesek érzékelni a folyadékok és gázok által kibocsátott optikai és infravörös sugarak hősugárzási erejét.

A hőelem (bimetálos eszköz) két különböző típusú (vagy akár sodrott) vezetékből áll. A hőelem működési elve azon a tényen alapul, hogy a két fém tágulási sebessége eltérő. Az egyik fém jobban tágul, mint a másik, és elkezd hajlani a nem táguló fém körül.

A termisztor egyfajta ellenállás, amelynek ellenállását a hőmérséklete határozza meg. Ez utóbbit általában 100 ° C -ig használják, míg a hőelemet magasabb hőmérsékletre tervezték, és nem olyan pontos. A hőelem áramkörök millivoltos kimeneteket, míg a termisztoros áramkörök magas kimeneti feszültséget biztosítanak.

Fontos! A termisztorok fő előnye, hogy olcsóbbak, mint a hőelemek. Szó szerint fillérekért vásárolhatók, és könnyen használhatók.

Működési elve

A termisztorok általában érzékenyek és különböző RTD -kkel rendelkeznek. A fűtetlen vezetőben az anyagot alkotó atomok általában a megfelelő sorrendben vannak elrendezve, hosszú sorokat képezve. A félvezető hevítésekor az aktív töltéshordozók száma nő. Minél több rendelkezésre álló töltőhordozó van, annál nagyobb az anyag vezetőképessége.

Az ellenállás és a hőmérséklet görbe mindig nemlineáris karakterisztikát mutat. A termisztor a legjobban -90 és 130 Celsius fok közötti hőmérséklettartományban működik.

Fontos! A termisztor működési elve a fémek és a hőmérséklet közötti alapvető korreláción alapul. Félvezető vegyületekből, például szulfidokból, oxidokból, szilikátokból, nikkelből, mangánból, vasból, rézből stb. Készülnek, és még egy kis hőmérsékletváltozást is érzékelnek.

Az alkalmazott elektromos mező által meghajtott elektron viszonylag nagy távolságokat tud megtenni, mielőtt ütközik egy atommal. Az ütközés lassítja a mozgását, így csökken az elektromos "ellenállás". Magasabb hőmérsékleten az atomok többet mozognak, és amikor egy adott atom kissé eltér a szokásos "parkoló" helyzetétől, akkor valószínűleg ütközni fog egy áthaladó elektronnal. Ez a "lassulás" az elektromos ellenállás növekedésében nyilvánul meg.

Információért. Amikor az anyag lehűl, az elektronok a legalacsonyabb vegyértékű héjakon rakódnak le, izgalmatlanná válnak, és ennek megfelelően kevésbé mozognak. Ebben az esetben csökken az elektronok egyik potenciálról a másikra való mozgásának ellenállása. A fém hőmérsékletének növekedésével nő a fém ellenállása az elektronok áramlásával szemben.

Tervezési jellemzők

A termisztorok természetüknél fogva analógok, és két típusra oszthatók:

• fém (posztorok),
• félvezető (termisztorok).

Posztorok

A termisztorok anyagaként semmilyen áramvezető nem használható, mivel ezekre az eszközökre bizonyos követelmények vonatkoznak. A gyártáshoz használt anyagnak magas TCR -rel kell rendelkeznie.

A réz és a platina megfelel az ilyen követelményeknek, nem számítva magas költségeiket. A TCM termisztorok rézmintáit gyakorlatilag széles körben használják, amelyekben az ellenállás hőmérsékletfüggőségének linearitása sokkal nagyobb. Hátrányuk az alacsony ellenállás, a gyors oxidáció. Ebben a tekintetben a réz alapú hőellenállások korlátozottan használhatók, legfeljebb 180 fok.

A PTC termisztorokat úgy tervezték, hogy korlátozzák a fűtési áramot a nagyobb teljesítményveszteség miatt. Ezért sorba helyezik őket az AC áramkörben, hogy csökkentsék az áramot. Ők (szó szerint bármelyikük) felforrósodnak a túl sok áramtól. Ezeket az eszközöket áramkörvédő eszközben, például biztosítékban, időzítőként használják a CRT monitorok tekercseinek mágnesező áramkörében.

Információért. Mi az a posztor? Azt az eszközt, amelynek elektromos ellenállása nő a hőmérsékletével, PTC termisztornak nevezik.

Termisztorok

A negatív hőmérsékleti együtthatóval rendelkező eszközt (ilyenkor magasabb a hőmérséklet, annál kisebb az ellenállás) NTC termisztornak nevezzük.

Információért. Minden félvezetőnek változó ellenállása van a hőmérséklet emelkedésével vagy csökkenésével. Itt nyilvánul meg túlérzékenységük.

Az NTC termisztorokat széles körben használják bekapcsolási áramkorlátozóként, önszabályozó túláramvédelemként és önszabályozó fűtőelemekként. Általában ezeket az eszközöket párhuzamosan telepítik egy váltakozó áramkörbe.

Mindenhol megtalálhatók: autókban, repülőgépekben, légkondicionálókban, számítógépekben, orvosi berendezésekben, inkubátorokban, hajszárítóban, elektromos aljzatokban, digitális termosztátokban, hordozható fűtőberendezésekben, hűtőszekrényekben, sütőkben, tűzhelyekben és mindenféle más eszközben.

A termisztor hídáramkörökben használatos.

Specifikációk

A termisztorokat az akkumulátorok töltésében használják. Fő jellemzőik a következők:

1. Nagy érzékenység, az ellenállás hőmérsékleti együtthatója 10-100-szorosa a fémének;
2. Széles üzemi hőmérséklet tartomány;
3. Kis méret;
4. Könnyen használható, az ellenállás értéke 0,1 ~ 100 kΩ között választható;
5. Jó stabilitás;
6. Erős túlterhelés.

Az eszköz minőségét olyan szabványos jellemzők alapján mérik, mint a válaszidő, a pontosság, az igénytelenség és más fizikai környezeti tényezők változása. Az élettartam és a mérési tartomány néhány fontosabb jellemző, amelyet figyelembe kell venni a használat során.

Alkalmazási terület

A termisztorok nem túl drágák és könnyen beszerezhetők. Gyors választ adnak, és megbízhatóan használhatók. Az alábbiakban példákat mutatunk be az eszközalkalmazásokra.

Levegő hőmérséklet érzékelő

Az autóhőmérséklet -érzékelő egy NTC termisztor, amely maga is nagyon pontos, ha megfelelően kalibrált. A mérőórát általában egy autó rácsja vagy lökhárítója mögött helyezik el, és nagyon pontosnak kell lennie, mivel az automatikus klímaberendezések leállításának pontját határozzák meg. Ez utóbbiak 1 fokos lépésekben állíthatók.

Gépjármű hőérzékelő

A termisztor beépítve van a motor tekercselésébe. Általában ez az érzékelő egy hőmérséklet -kapcsolóhoz (vezérlőhöz) van csatlakoztatva, hogy "automatikus hőmérsékletvédelmet" biztosítson. Ha a motor hőmérséklete meghaladja a relében beállított értéket, a motor automatikusan leáll. Kevésbé kritikus alkalmazások esetén túlmelegedés -riasztás indítására szolgál jelzéssel.

Tűzérzékelő

Készíthet saját tűzoltó készüléket. Szereljen össze egy áramkört egy termisztorból vagy az indítóból kölcsönzött bimetál szalagokból. Így riasztást válthat ki egy házi készítésű hőérzékelő működése alapján.

Az elektronikában mindig mérni kell valamit, például a hőmérsékletet. Ezt a feladatot legjobban egy termisztor - egy félvezetőkön alapuló elektronikus alkatrész - tudja kezelni. A készülék érzékeli a fizikai mennyiség változását, és elektromos mennyiséggé alakítja át. Ezek egyfajta mértéke a kimenő jel növekvő impedanciájának. Kétféle eszköz létezik: az ellenállásoknál az ellenállás a hőmérséklet emelkedésével nő, míg a termisztorok esetében éppen ellenkezőleg, csökken. Ezek egymással ellentétes és működési elvükben azonos elemek.

Videó

Gyakran előfordul, hogy a különböző tápegységeknél az a feladat, hogy bekapcsoláskor korlátozzák a bekapcsolási áramot. Az okok különbözőek lehetnek - a reléérintkezők vagy kapcsolók gyors kopása, a szűrőkondenzátorok élettartamának csökkenése stb. Ilyen feladat merült fel számomra nemrég. Jó szerver tápegységet használok a számítógépemben, de a készenléti rész sikertelen megvalósítása miatt túlmelegszik, amikor a főkapcsolót kikapcsolják. E probléma miatt már kétszer meg kellett javítani a készenléti táblát, és ki kellett cserélni a mellette található elektrolitok egy részét. A megoldás egyszerű volt - húzza ki a tápegységet a konnektorból. De számos hátránya volt - bekapcsoláskor a nagyfeszültségű kondenzátoron keresztül erős áramlökés lépett fel, amely letilthatja azt, ráadásul 2 hét elteltével az egység hálózati csatlakozója égni kezdett. Úgy döntöttek, hogy bekapcsolási áramkorlátozót készítenek. Ezzel a feladattal párhuzamosan volt egy hasonló feladatom az erős audió erősítőknél. Az erősítők problémái ugyanazok - a kapcsolóérintkezők égése, az áram behatolása a híddiódákon és a szűrő elektrolitokon. Az interneten sok bekapcsolási áramkorlátozó áramkört talál. De egy adott feladathoz számos hátrányuk lehet - szükség van az áramkör elemeinek újraszámítására a szükséges áramra; erős fogyasztók számára - olyan teljesítményelemek kiválasztása, amelyek a szükséges paramétereket biztosítják a becsült teljesítményhez. Ezenkívül néha szükség van egy minimális indítóáram biztosítására a csatlakoztatott eszköz számára, ami növeli az ilyen áramkör összetettségét. Ennek a problémának a megoldására van egy egyszerű és megbízható megoldás - termisztorok.

1. ábra Termisztor

A termisztor egy félvezető ellenállás, amelynek ellenállása drámaian megváltozik hevítéskor. Céljainkhoz NTC termisztorokra van szükségünk - NTC termisztorokra. Amikor az áram átfolyik az NTC termisztoron, felmelegszik és ellenállása csökken.

2. ábra TCS termisztor

Érdekelnek minket a következő termisztor paraméterek:

Ellenállás 25 ° C -on

Maximális egyensúlyi áram

Mindkét paraméter elérhető az adott termisztorok dokumentációjában. Az első paraméterrel meghatározhatjuk azt a minimális áramot, amely átmegy a terhelési ellenálláson, ha termisztoron keresztül csatlakoztatják. A második paramétert a termisztor maximális disszipált teljesítménye határozza meg, és a terhelési teljesítménynek olyannak kell lennie, hogy a termisztoron átmenő átlagos áram ne lépje túl ezt az értéket. A termisztor megbízható működéséhez az áram értékét a dokumentációban megadott paraméter 20 % -ánál kisebb értékre kell venni. Úgy tűnik, hogy könnyebb - a megfelelő termisztor kiválasztása és az eszköz összeszerelése. De figyelembe kell vennie néhány pontot:

1. A termisztor hosszú ideig tart, amíg lehűl. Ha kikapcsolja a készüléket, és azonnal újra bekapcsolja, a termisztor ellenállása alacsony lesz, és nem látja el védelmi funkcióját.
2. Az áram növelése érdekében nem csatlakoztathat párhuzamosan termisztorokat - a paraméterek elterjedése miatt a rajtuk átfolyó áram nagymértékben változik. De teljesen lehetséges a szükséges számú termisztor soros csatlakoztatása.
3. Működés közben a termisztor erős felmelegedése következik be. A mellette lévő elemeket is fűtik.
4. A termisztoron keresztüli maximális egyensúlyi áramot a maximális teljesítményének kell korlátoznia. Ez a paraméter szerepel a dokumentációban. De ha a termisztor a rövid bekapcsolási áramok korlátozására szolgál (például az áramellátás kezdeti bekapcsolásakor és a szűrőkondenzátor feltöltésekor), akkor az impulzusáram nagyobb lehet. A termisztor kiválasztását ezután a maximális impulzusteljesítmény korlátozza.

A feltöltött kondenzátor energiáját a következő képlet határozza meg:

E = (C * Vpeak²) / 2

ahol E az energia joule -ban, C a szűrőkondenzátor kapacitása, Vpeak a maximális feszültség, amelyre a szűrőkondenzátor tölt (hálózatunk esetében 250V * √2 = 353V értéket vehet fel).

Ha a dokumentáció a maximális impulzusteljesítményt jelzi, akkor e paraméter alapján választhat termisztorot. De ez a paraméter általában nincs megadva. Ekkor a standard sorozatú termisztorokra már kiszámított táblázatokból megbecsülhető a termisztorral biztonságosan feltölthető maximális kapacitás.

Vettem egy táblázatot a Joyin NTC termisztorok paramétereivel. A táblázat azt mutatja:

Rnom- a termisztor névleges ellenállása 25 ° C hőmérsékleten

Imax- maximális áram a termisztoron keresztül (maximális állandó állapotú áram)

Smax- a tesztáramkör maximális kapacitása, amely károsodás nélkül kerül a termisztorba (350 V tesztfeszültség)

A teszt végrehajtásának módja a hetedik oldalon látható.

Néhány szó a paraméterről Smax- a dokumentáció azt mutatja, hogy a tesztáramkörben a kondenzátort egy termisztoron és egy korlátozó ellenálláson keresztül ürítik ki, amelyen további energia szabadul fel. Ezért a maximális biztonságos kapacitás, amelyet a termisztor tölthet ezen ellenállás nélkül, kisebb lesz. Külföldi tematikus fórumokon kerestem információkat, és megnéztem a tipikus áramköröket korlátozókkal termisztorok formájában, amelyekhez az adatok megadottak. Ezen információk alapján megkaphatja az együtthatót Smax egy valós sémában 0,65, amellyel meg kell szorozni a táblázatból származó adatokat.

Név	Rnom,	Imax,	Smax,
dátmérő 8 mm
átmérője 10 mm
átmérője 13 mm
átmérője 15 mm
átmérője 20 mm

Joyin NTC termisztoros paraméter táblázat

Több azonos NTC termisztor sorozatba kapcsolásával csökkentjük mindegyik maximális impulzusenergia -igényét.

Hadd mondjak egy példát. Például ki kell választanunk egy termisztort a számítógép tápellátásának bekapcsolásához. A számítógép maximális energiafogyasztása 700 watt. Az indító áramot 2-2,5A-ra szeretnénk korlátozni. A tápegység 470μF szűrőkondenzátorral rendelkezik.

Figyelembe vesszük az áram tényleges értékét:

I = 700W / 220V = 3,18A

Ahogy fentebb írtam, a termisztor megbízható működéséhez a dokumentációból a maximális egyensúlyi áramot 20% -kal választjuk meg ennél az értéknél.

Imax = 3,8A

Figyelembe vesszük a termisztor szükséges ellenállását 2,5A indítóáram esetén

R = (220V * √2) /2,5A = 124 Ohm

A táblázatban megtaláljuk a szükséges termisztorokat. 6 db sorba kapcsolt JNR15S200L termisztor alkalmas számunkra. Imax, általános ellenállás. Az általuk feltölthető maximális kapacitás 680μF * 6 * 0,65 = 2652μF lesz, ami még a szükségesnél is több. Természetesen csökkenéskor Vpeak, a termisztor maximális impulzusteljesítményére vonatkozó követelmények is csökkennek. Függőségünk a feszültség négyzetétől.

És az utolsó kérdés a termisztorok kiválasztásával kapcsolatban. Mi lenne, ha kiválasztanánk a maximális impulzusteljesítményhez szükséges termisztorokat, de ezek nem felelnek meg nekünk Imax(az állandó terhelés túl nagy számukra), vagy nincs szükség állandó fűtőforrásra magában a készülékben? Ehhez egyszerű megoldást alkalmazunk - a termisztorral párhuzamosan egy másik kapcsolót adunk az áramkörhöz, amelyet a kondenzátor feltöltése után bekapcsolunk. Amit a limiterben csináltam. Esetemben a paraméterek a következők: a számítógép maximális energiafogyasztása 400 W, az indítóáram korlátozása 3,5A, a szűrő kondenzátor 470mkF. Vettem 6 darab 15d11 termisztort (15 ohm). A diagram az alábbiakban látható.

Rizs. 3 Limiter áramkör

A diagram magyarázatai. Az SA1 leválasztja a fázisvezetéket. A VD2 LED jelzi a korlátozó működését. A C1 kondenzátor kiegyenlíti a hullámzást, és a LED nem villog a hálózati frekvenciával. Ha nincs rá szüksége, távolítsa el a C1, VD6, VD1 áramkört, és egyszerűen csatlakoztassa a LED -et és a diódát párhuzamosan a VD4, VD5 elemekkel analóg módon. A kondenzátor töltési folyamatának jelzésére a VD4 LED párhuzamosan van csatlakoztatva a termisztorokkal. Esetemben a számítógép tápegységének kondenzátorának töltésekor az egész folyamat kevesebb, mint egy másodpercet vesz igénybe. Tehát gyűjtünk.

4. ábra Szerelőkészlet

A teljesítményjelzést közvetlenül a kapcsoló fedelébe gyűjtöttem, kidobtam belőle egy kínai izzólámpát, ami nem tart sokáig.

Rizs. 5 Teljesítményjelzés

6. ábra Termisztor blokk

Rizs. 7 Összeszerelt határoló

Ezt megtehették volna, ha egy hét működés után az összes termisztor nem megy üzemen kívül. Így nézett ki.

Rizs. 8 Az NTC termisztorok meghibásodása

Annak ellenére, hogy a kapacitás megengedett értékének határértéke nagyon nagy volt - 330μF * 6 * 0,65 = 1287μF.

Egy jól ismert cégtől vettem termisztorokat, és különböző felekezetűek - minden házasság. A gyártó ismeretlen. Vagy a kínaiak kisebb átmérőjű termisztorokat öntenek nagy tokokba, vagy az anyagok minősége nagyon gyenge. Ennek eredményeként még kisebb átmérőt vettem - SCK 152 8mm. Ugyanaz a Kína, de már márkás. Táblázatunk szerint a megengedett kapacitás 100μF * 6 * 0,65 = 390μF, ami még a szükségesnél is valamivel kisebb. Azonban minden jól működik.

Félvezető hőellenállások. Termisztorok. Termisztorok. Működési elv és jellemzők

A félvezető termisztorok alapjai, típusai, műszaki jellemzői, az ellenállás hőmérsékletfüggésének grafikonja.

A félvezetők ellenállásának jelentős függése a hőmérséklettől lehetővé tette az érzékeny termisztorok (termisztorok, termisztorok) tervezését, amelyek ömlesztett félvezető ellenállások, nagy hőmérsékleti ellenállási együtthatóval. A céltól függően a termisztorok különböző ellenállási értékű anyagokból készülnek. A termisztorok gyártásához elektronikus és lyukvezető mechanizmussal és tiszta anyagokkal rendelkező félvezetők is használhatók. A termisztoros anyag minőségét meghatározó fő paraméterek a következők: a hőmérsékleti együttható értéke, a kémiai stabilitás és az olvadáspont.

A termisztorok többsége csak bizonyos hőmérsékleti tartományokban működik megbízhatóan. A normát meghaladó túlmelegedés káros hatással van a termisztorra (hőellenállás), és néha akár halálához is vezethet.

A környezet, és elsősorban a levegő oxigén káros hatásaitól való védelem érdekében a termisztorokat néha inert gázzal töltött palackba helyezik.

A termisztor felépítése nagyon egyszerű. Egy félvezető darab cérna, rúd, téglalap alakú lemez, golyó vagy más alakzatot kap. A termisztor ellentétes részein két vezeték van felszerelve. A termisztor ohmos ellenállásának értéke általában sokkal magasabb, mint az áramkör más elemeinek ellenállása, és ami a legfontosabb, élesen függ a hőmérséklettől. Ezért, amikor áram áramlik egy áramkörben, annak nagyságát elsősorban a termisztor ohmos ellenállásának nagysága vagy végső soron a hőmérséklete határozza meg. A termisztor hőmérsékletének növekedésével az áramkör megnő, és fordítva, a hőmérséklet csökkenésével az áram csökken.

A termosztát fűthető a környezetből származó hő átadásával, a termisztorban, amikor elektromos áram áramlik át rajta, vagy pedig speciális fűtőtekercsekkel. A termisztor melegítésének módja közvetlenül kapcsolódik annak gyakorlati használatához.

A termisztor ellenállása a hőmérséklet változásával három nagyságrenddel, azaz 1000 -szer változhat. Ez jellemző a rosszul vezető anyagokból készült termisztorokra. Erősen vezetőképes anyagok esetén az arány tíz között van.

Bármely termisztor termikus tehetetlenséggel rendelkezik, ami bizonyos esetekben pozitív szerepet játszik, más esetekben vagy gyakorlatilag nincs értéke, vagy negatívan befolyásolja és korlátozza a termisztorok felhasználási körét. A hőtehetetlenség abban nyilvánul meg, hogy a fűtött termisztor nem azonnal veszi fel a fűtőberendezés hőmérsékletét, hanem csak egy idő után. A termisztor hőtehetetlenségének jellemzője lehet az úgynevezett időállandóτ ... Az időállandó számszerűen megegyezik azzal az idővel, amely alatt a termisztor, amely korábban 0 ° C -on volt, majd 100 ° C hőmérsékletű környezetbe került, 63%-kal csökkenti ellenállását.

A legtöbb félvezető termisztor esetében az ellenállás hőmérséklettől való függése nemlineáris (1. ábra, A). A termisztor hőtehetetlensége alig különbözik a higanyos hőmérő tehetetlenségétől.

A normál működés során a termisztorok paraméterei az idő múlásával alig változnak, ezért élettartamuk meglehetősen hosszú, és a termisztor márkájától függően egy intervallumban ingadozik, amelynek felső határát több évre számítják ki.

Vegyünk például röviden három típusú termisztort (hőellenállás): MMT-1, MMT-4 és MMT-5.

Az 1. ábra (B) ezen termisztorok alapvető felépítését és felépítését mutatja be. Az MMT-1 termisztor kívülről zománcfestékkel van bevonva, és száraz helyiségekben való használatra készült; Az MMT-4 és MMT-5 termisztorok fémkapszulákba vannak szerelve és lezárva. Ezért nincsenek kitéve a környezet káros hatásainak, úgy vannak kialakítva, hogy bármilyen páratartalom mellett működjenek, és akár folyadékban is lehetnek (nem hatnak a termisztorházra)

A termisztorok ohmos ellenállása az 1000-200000 ohm tartományban van 20 ° C hőmérsékleten, és a hőmérsékleti együtthatóα körülbelül 3% 1 ° C -on. A 2. ábra egy görbét mutat, amely a termisztor ohmos ellenállásának százalékos változását mutatja a hőmérséklet függvényében. Ebben a grafikonban a kezdeti értéket ellenállásnak tekintjük 20 ° C -on.

A leírt termisztor típusokat úgy tervezték, hogy -100 és + 120 ° C közötti hőmérséklettartományban működjenek. Túlmelegedésük elfogadhatatlan.

Az ilyen típusú hőellenállások (termisztorok, termisztorok) nagyon stabilak, vagyis gyakorlatilag változatlanul tartják "hideg" ellenállásukat, amelynek értékét nagyon hosszú ideig 20 ° C -on határozzák meg. Az MMT típusú termisztorok nagy stabilitása határozza meg hosszú élettartamukat, amely az útlevélben foglaltak szerint gyakorlatilag korlátlan normál üzemben. Az MMT típusú hőellenállások (termisztorok, termisztorok) jó mechanikai szilárdsággal rendelkeznek.

Az ábrákon: egyes termisztorok kialakítása, a termisztor ellenállásának jellemző hőmérsékletfüggése.

A "termisztor" szó magától értetődő: A HŐTÁROLÓ egy olyan eszköz, amelynek ellenállása változik a hőmérséklettel.

A termisztorok nagyrészt nemlineáris eszközök, és gyakran nagy szórási paraméterekkel rendelkeznek. Ezért sok, még tapasztalt mérnök és áramkör tervező is kellemetlenségeket tapasztal, amikor ezekkel az eszközökkel dolgozik. Azonban ezeket az eszközöket közelebbről megvizsgálva kiderül, hogy a termisztorok valójában egészen egyszerű eszközök.

Először is meg kell mondani, hogy nem minden olyan eszközt neveznek termisztornak, amely a hőmérséklet ellenállását megváltoztatja. Például, ellenállásos hőmérők, amelyek csavart huzal kis tekercséből vagy permetezett fémfóliákból készülnek. Bár hőmérsékletfüggőek, nem úgy működnek, mint a termisztorok. Általában a "termisztor" kifejezést hőérzékenyre alkalmazzák félvezető eszközök.

A termisztoroknak két fő osztálya van: negatív TCR (ellenállási hőmérsékleti együttható) és pozitív TCR.

Két alapvetően különböző típusú PTC termisztor áll rendelkezésre. Néhányuk az NTC termisztorokhoz hasonlóan készül, míg mások szilíciumból készülnek. Röviden ismertetjük a PTC termisztorokat, amelyek középpontjában a leggyakoribb NTC termisztorok állnak. Így ha nincsenek speciális utasítások, akkor negatív TCS -sel rendelkező termisztorokról beszélünk.

Az NTC termisztorok rendkívül érzékeny, szűk tartományú, nemlineáris eszközök, amelyek ellenállása csökken a hőmérséklet növekedésével. Az 1. ábra egy görbét mutat, amely az ellenállás változását mutatja a hőmérséklet függvényében, és jellemző az ellenállás hőmérsékletfüggése. Az érzékenység megközelítőleg 4-5% / o C. Az ellenállási besorolások széles skálája létezik, és az ellenállás változása fokonként sok ohmot, sőt kilométert is elérhet.

R R o

1. ábra Az NTC termisztorok nagyon érzékenyek és jelentősek

A fokok nem lineárisak. R kb lehet ohmban, kilo-ohmban vagy mego-ohmban:

1-ellenállás arány R / R kb; 2- hőmérséklet С С

Lényegében a termisztorok félvezető kerámiák. Fém -oxidok (általában nikkel- és mangán -oxidok) porok alapján készülnek, néha kis mennyiségű egyéb oxid hozzáadásával. A porított oxidokat vízzel és különféle kötőanyagokkal keverve folyékony tésztát kapunk, amely megkapja a kívánt formát és 1000 ° C feletti hőmérsékleten éget.

Egy vezetőképes fémbevonatot (általában ezüstöt) hegesztenek, és a vezetékeket csatlakoztatják. A kész termisztor általában epoxiddal vagy üveggel vagy más burkolattal van bevonva.

Ábra. A 2. ábrán látható, hogy sokféle termisztor létezik.

A termisztorok tárcsák és alátétek, 2,5–25,5 mm átmérőjűek, különböző méretű rudak formájában.

Néhány termisztor először nagy lemezekből készül, majd négyzetekre vágják. Nagyon kicsi gyöngyhő-termisztorokat készítenek úgy, hogy közvetlenül egy csepp tésztát égetnek két magas olvadáspontú titánötvözet-vezetékre, majd a termisztor üvegbe mártásával bevonatot kapnak.

Tipikus paraméterek

Nem teljesen helyes azt mondani, hogy „tipikus paraméterek”, mivel csak néhány tipikus paraméter létezik a termisztorok esetében. Számos különböző típusú, méretű, formájú, névleges és tűrésű termisztor esetében ugyanolyan sok specifikáció létezik. Ezenkívül a különböző gyártók termisztorjai gyakran nem cserélhetők fel.

Lehetőség van termisztorok megvásárlására, amelyek ellenállása (25 o C -on - az a hőmérséklet, amelyen a termisztor ellenállását általában meghatározzák) egy ohmtól tíz megohmig vagy annál nagyobb. Az ellenállás a termisztor méretétől és alakjától függ, azonban minden egyes típusnál az ellenállási besorolások 5-6 nagyságrenddel eltérhetnek, ami egyszerűen az oxidkeverék megváltoztatásával érhető el. A keverék cseréjekor az ellenállás hőmérsékletfüggése (R-T görbe) is megváltozik, és a stabilitás magas hőmérsékleten változik. Szerencsére azok a termisztorok, amelyek elég nagy ellenállással bírják a magas hőmérsékletet, általában stabilabbak is.

Az olcsó termisztorok általában meglehetősen széles paramétertűréssel rendelkeznek. Például a megengedett ellenállási értékek 25 ° C -on ± 20% és ± 5% között változnak. Magasabb vagy alacsonyabb hőmérsékleten a paraméterek elterjedése még jobban megnő. Egy tipikus termisztor esetében, amelynek Celsius fokonként 4% -os érzékenysége van, a megfelelő mért hőmérsékleti tűrések körülbelül ± 5 ° és ± 1,25 ° C között vannak 25 ° C-on. A nagy pontosságú termisztorokat a cikk későbbi részében tárgyaljuk.

Korábban azt mondták, hogy a termisztorok szűk hatótávolságú eszközök. Ezt tisztázni kell: a legtöbb termisztor a -80 ° C és 150 ° C közötti tartományban működik, és vannak olyan eszközök (általában üvegbevonatúak), amelyek 400 ° C -on és magasabb hőmérsékleten működnek. Gyakorlati okokból azonban a termisztorok nagy érzékenysége korlátozza hasznos hőmérsékleti tartományukat. Egy tipikus termisztor ellenállása 10 000 vagy 20 000 -szer változhat –80 ° C és +150 ° C közötti hőmérsékleten. Nehéz lenne olyan áramkört tervezni, amely pontos méréseket végezne e tartomány mindkét végén (kivéve, ha tartományváltást használnak) ). A termisztor ellenállása, névleges nulla foknál, nem haladja meg néhány ohm -ot

A legtöbb termisztor forrasztást használ a vezetékek belső csatlakoztatásához. Nyilvánvaló, hogy egy ilyen termisztor nem használható a forraszanyag olvadáspontja feletti hőmérséklet mérésére. Forrasztás nélkül is a termisztorok epoxi bevonatát csak 200 ° C alatti hőmérsékleten tartják fenn. Magasabb hőmérsékletekhez hegesztett vagy olvadt vezetékekkel ellátott üvegbevonatú termisztorokat kell használni.

A stabilitási követelmények korlátozzák a termisztorok magas hőmérsékleten történő használatát is. A termisztorok szerkezete változni kezd, ha magas hőmérsékletnek van kitéve, és a változás sebességét és jellegét nagymértékben meghatározza az oxidkeverék és a termisztor gyártási módja. Az epoxi bevonatú termisztorok bizonyos sodródása körülbelül 100 ° C feletti hőmérsékleten kezdődik. Ha egy ilyen termisztor folyamatosan 150 ° C -on működik, akkor az eltérés évente több fokkal mérhető. Az alacsony ellenállású termisztorok (például nem több, mint 1000 ohm 25 ° C -on) gyakran még rosszabbak - sodródásuk észrevehető, ha körülbelül 70 ° C -on működik. 100 ° C -on pedig megbízhatatlanná válnak.

Olcsó, nagy tűrésű eszközöket gyártanak, nem kellő figyelmet fordítva a részletekre, és még rosszabb eredményeket is elérhetnek. Másrészt, néhány megfelelően tervezett üvegbevonatú termisztor kiváló stabilitással rendelkezik még magasabb hőmérsékleten is. Az üvegbevonatú gyöngy termisztorok nagyon jó stabilitással rendelkeznek, akárcsak a nemrég bemutatott üvegbevonatú tárcsás termisztorok. Emlékeztetni kell arra, hogy a sodródás mind a hőmérséklettől, mind az időtől függ. Így például egy epoxi bevonatú termisztor rendszerint rövid ideig 150 ° C-ra történő felmelegítéssel használható, jelentős sodródás nélkül.

Termisztorok használatakor figyelembe kell venni a névleges értéket. állandó teljesítményveszteség... Például egy kicsi epoxi bevonatú termisztor eloszlási állandója egy millivatt Celsius-fokonként álló levegőben. Más szóval, egy milliwatt teljesítmény egy termisztorban növeli belső hőmérsékletét egy Celsius fokkal, két milliwatt két fokkal stb. Ha egy kiló ohmos termisztorra egy volt feszültséget kapcsol, amelynek Celsius-fokonként egy milliwattos disszipációs állandója van, akkor egy Celsius-fokos mérési hibát kap. A termisztorok több energiát veszítenek el, ha folyadékba merítik őket. Ugyanez a fent említett kis, epoxi bevonatú termisztor 8 mW / ° C-on oszlik el, miközben jól kevert olajban van. A nagy termisztorok jobb állandó eloszlással rendelkeznek, mint a kis eszközök. Például egy korong vagy alátét formájában lévő termisztor 20 vagy 30 mW / o C teljesítményt képes eloszlatni a levegőben. Emlékeztetni kell arra, hogy ahogy a termisztor ellenállása a hőmérséklettel együtt változik, a teljesítményeloszlása ​​is megváltozik.

Termisztor egyenletek

Nincs pontos egyenlet a termisztor viselkedésének leírására - csak hozzávetőlegesek vannak. Tekintsünk két széles körben használt közelítő egyenletet.

Az első közelítő egyenlet, az exponenciális, egészen kielégítő a korlátozott hőmérsékleti tartományoknál, különösen akkor, ha alacsony pontosságú termisztorokat használunk.