Що є термістор. Термістор - характеристика та принцип дії. Загальна характеристика термістора

Привіт любителі електроніки, сьогодні розглянемо радіокомпонент, який захищає вашу техніку, що таке термісторйого застосування в електроніці.

Цей термін походить від двох слів, термічний і резистор, що відноситься до напівпровідників. Його фішка у зміні свого електричного опору, яка безпосередньо залежить від температури.

Влаштування термісторів

Усі термістори виготовляються з матеріалів, які мають високий температурний коефіцієнт опору, популярний і горезвісний (ткс). Цей коефіцієнт набагато в кілька разів вищий, ніж у інших металів.

Виготовляються термістори з позитивним та негативним температурним коефіцієнтом, PTC та NTC відповідно. Ось чудова підказка при знаходженні цього приладу на платі, вони встановлюються в ланцюгах живлення електроніки.

Де використовуються, як працює термістор

Знайшли широке застосування електротехніки, особливо там, де дуже важливий, особливий контроль над температурним режимом. Дуже важлива їхня наявність у дорогому обладнанні, комп'ютерній та промисловій техніці.

Застосовуються ефективного обмеження пускового струму, і обмежується термістором. Він змінює свій опір залежно від сили струму, що проходить через нього, через нагрівання приладу.

Величезний плюс компонента, це здатність відновлюватися, через короткий час при охолодженні.

Як можна перевірити термістор мультиметром

Що таке термістори і де вони використовуються, стало трохи зрозуміліше, продовжимо вивчати тему з його перевірки.

Необхідно засвоїти важливе правило будь-якого ремонту електроніки, зовнішній, візуальний огляд. Вишукуємо сліди перегріву, потемніння, просто зміна кольору, частинки корпусу, що відкололися, чи не відірвався, контактний висновок.

Тестер як завжди, включаємо і робимо виміри в режимі опору. Підключаємо до висновків термічного резистора, при його справному стані побачимо опір, вказаний на корпусі.

Беремо в руки запальничку чи паяльник, гадаю, він у багатьох на столі живе. Починаємо повільно нагрівання, і спостерігаємо зміну опору на приладі. При справному термісторі опір має знижуватися, а поле деякого часу відновитися.

Маркування у термісторів різне, все залежить від фірми виробника, з цього питання окрему статтю. В даному текстіМи розглядаємо тему, що таке термістор і його застосування в електроніці.

Термодатчик належить до найчастіше використовуваних пристроїв. Його основне призначення полягає в тому, щоб сприймати температуру та перетворювати її на сигнал. існує багато різних типівдатчиків. Найбільш поширеними з них є термопара та терморезистор.

Види

Виявлення та вимір температури – дуже важлива діяльність, має безліч застосувань: від простого домогосподарства до промислового. Термодатчик – це пристрій, який збирає дані про температуру та відображає їх у зрозумілому для людини форматі. Ринок температурного зондування демонструє безперервне зростання через його потребу в дослідженнях та розробках у напівпровідниковій та хімічній промисловостях.

Термодатчики переважно бувають двох типів:

• Контактні. Це термопари, заповнені системні термометри, термодатчики та біметалічні термометри;
• Безконтактні датчики. Це інфрачервоні пристрої, мають широкі можливостіу секторі оборони через їхню здатність виявляти теплову потужність випромінювання оптичних та інфрачервоних променів, що випромінюються рідинами та газами.

Термопара (біметалічний пристрій) складається з двох різних видівпроводів (або навіть скручених) разом. Принцип дії термопари заснований на тому, що швидкості, з якими розширюються два метали, відрізняються між собою. Один метал розширюється більше ніж інший, і починає згинатися навколо металу, який не розширюється.

Терморезистор – це своєрідний резистор, опір якого визначається його температурою. Останній зазвичай використовують до 100 ° C, тоді як термопара призначена для більш високих температур і не така точна. Схеми з використанням термопар забезпечують мілівольтні виходи, тоді як термісторні схеми – висока вихідна напруга.

Важливо!Основна перевага терморезисторів полягає в тому, що вони дешевші за термопар. Їх можна купити буквально за гроші, і вони прості у використанні.

Принцип дії

Терморезистори зазвичай чутливі і мають різний термоопір. У ненагрітому провіднику атоми, що становлять матеріал, мають тенденцію розташовуватися у правильному порядку, утворюючи довгі ряди. Під час нагрівання напівпровідника збільшується кількість активних носіїв заряду. Чим більше доступних носіїв заряду, тим більшою провідністю має матеріал.

Крива опору та температури завжди показує нелінійну характеристику. Терморезистор найкраще працює у температурному діапазоні від -90 до 130 градусів за Цельсієм.

Важливо!Принцип роботи терморезистора базується на базовій кореляції між металами та температурою. Вони виготовляються з напівпровідникових сполук, таких як сульфіди, оксиди, силікати, нікель, марганець, залізо, мідь тощо, можуть відчувати навіть невелику температурну зміну.

Електрон, що підштовхується прикладеним електричним полем, може переміщатися відносно великі відстані до зіткнення з атомом. Зіткнення уповільнює його переміщення, тому електричний опір буде знижуватися. При вищій температурі атоми більше зміщуються, і коли конкретний атом дещо відхиляється від свого звичайного «припаркованого» положення, він, швидше за все, зіткнеться з електроном, що проходить. Це «уповільнення» проявляється як збільшення електричного опору.

Для інформації.Коли матеріал охолоджується, електрони осідають на найнижчі валентні оболонки, стають збудженими і, відповідно, менше рухаються. При цьому опір руху електронів від одного потенціалу до іншого падає. У міру збільшення температури металу опір металу потоку електронів збільшується.

Особливості конструкцій

За своєю природою терморезистори є аналоговими і поділяються на два види:

• металеві (позистори),
• напівпровідникові (термістори).

Позистори

Матеріалом для терморезисторів можна використовувати далеко не будь-які провідники струму, оскільки до цих пристроїв висуваються деякі вимоги. Матеріал для їх виготовлення повинен мати високу ТКС.

Для таких вимог підходять мідь та платина, не рахуючи їх високої вартості. Практично широко застосовуються мідні зразки терморезисторів ТСМ, які мають лінійність залежності опору від температури набагато вище. Їх недоліком є ​​мале питоме опір, швидка окислюваність. У зв'язку з цим термоопір на основі міді має обмежене застосування, не більше 180 градусів.

Позистори PTC призначені для обмеження струму при нагріванні від більш високої потужності, що розсіюється. Тому їх розміщують послідовно у ланцюг змінного струму, щоб зменшити струм. Вони (буквально будь-який із них) стають гарячими від надто великого струму. Ці пристрої використовують у пристрої захисту ланцюга, такому як запобіжник, як таймер у схемі розмагнічування котушок ЕПТ-моніторів.

Для інформації.Що таке позистор? Прилад, електричний опір якого зростає залежно від температури, називається позистором (PTC).

Термістори

Пристрій з негативним температурним коефіцієнтом (це коли чим вище температура, тим нижче опір) називається терморезистором NTC.

Для інформації.Всі напівпровідники мають мінливий опір у міру збільшення або зменшення температури. У цьому виявляється їхня надчутливість.

Термістори NTC широко використовуються як обмежувачі пускового струму, самонастроюваних надструмових захистів і саморегулівних нагрівальних елементів. Зазвичай ці прилади встановлюються паралельно ланцюг змінного струму.

Їх можна зустріти всюди: в автомобілях, літаках, кондиціонерах, комп'ютерах, медичному устаткуванні, інкубаторах, фенах, електричних розетках, цифрових термостатах, переносних обігрівачах, холодильниках, печах, плитах та інших приладах.

Термістор використовується у мостових ланцюгах.

Технічні характеристики

Терморезистори використовують у батареях зарядки. Їх основними характеристиками є:

1. Висока чутливість, температурний коефіцієнт опору в 10-100 разів більший, ніж у металу;
2. Широкий діапазон робочих температур;
3. Мінімальний розмір;
4. Простота використання, значення опору може бути вибрано між 0,1 ~ 100 кОм;
5. Гарна стабільність;
6. Сильне навантаження.

Якість приладу вимірюється з точки зору стандартних характеристик, таких як час відгуку, точність, невибагливість при змінах інших фізичних факторів довкілля. Термін служби та діапазон вимірювань – це ще кілька важливих характеристик, які необхідно враховувати під час розгляду використання.

Область застосування

Термістори не дуже дорогі та можуть бути легко доступні. Вони забезпечують швидку відповідь та надійні у використанні. Нижче наведено приклади застосування пристроїв.

Термодатчик повітря

Автомобільний термодатчик - це і є терморезистор NTC, який сам по собі є дуже точним при правильному калібруванні. Прилад зазвичай розташований за решіткою або бампером автомобіля і повинен бути дуже точним, тому що використовується для визначення точки вимкнення автоматичних системклімат-контролю. Останні регулюються з кроком 1 градус.

Автомобільний термодатчик

Терморезистор вбудовується в обмотку двигуна. Зазвичай, цей датчик підключається до реле температури (контролера) для забезпечення «Автоматичного температурного захисту». Коли температура двигуна перевищує задане значення, встановлене у реле, двигун автоматично вимикається. Для менш критичного застосування використовується для спрацьовування сигналізації про температурне перевищення з індикацією.

Датчик пожежі

Можна зробити власний протипожежний пристрій. Зібрати схему з термістора або біметалічних смужок, запозичених із пускача. Тим самим можна викликати тривогу, що базується на дії саморобного термодатчика.

В електроніці завжди доводиться щось вимірювати, наприклад, температуру. З цим завданням найкраще справляється терморезистор. електронний компонентна основі напівпровідників. Прилад виявляє зміну фізичної кількості та перетворюється на електричну кількість. Вони є свого роду мірою опору вихідного сигналу. Існує два різновиди приладів: у позисторів зі зростанням температури зростає і опір, а у термісторів воно навпаки падає. Це протилежні за дією та однакові за принципом роботи елементи.

Відео

Часто у різних джерелах живлення виникає завдання обмежити стартовий кидок струму під час увімкнення. Причини можуть бути різні - швидке зношування контактів реле або вимикачів, скорочення терміну служби конденсаторів фільтра ітд. Таке завдання нещодавно виникло і в мене. У комп'ютері я використовую непоганий серверний блок живлення, але за рахунок невдалої реалізації секції чергового режиму відбувається сильний її перегрів при відключенні основного живлення. Через цю проблему вже 2 рази довелося ремонтувати плату чергового режиму та міняти частину електролітів, що знаходяться поруч із нею. Рішення було просте - вимикати блок живлення з розетки. Але воно мало ряд мінусів - при включенні відбувався сильний кидок струму через високовольтний конденсатор, що могло вивести його з ладу, крім того, вже через 2 тижні почала обгорати вилка живлення блоку. Вирішено було зробити обмежувач кидків струму. Паралельно з цим завданням, у мене була подібна задача і для потужних аудіопідсилювачів. Проблеми в підсилювачах ті самі - обгорання контактів вимикача, кидок струму через діоди мосту та електроліти фільтра. В інтернеті можна знайти чимало схем обмежувачів кидків струму. Але для конкретного завданняможуть мати ряд недоліків – необхідність перерахунку елементів схеми для потрібного струму; для потужних споживачів – підбір силових елементів, які забезпечують необхідні параметридля розрахункової потужності, що виділяється. Крім того, іноді потрібно забезпечити мінімальний стартовий струм для пристрою, що підключається, через що складність такої схеми зростає. Для вирішення цього завдання є просте та надійне рішення – термістори.

Рис.1 Термістор

Термістор це напівпровідниковий резистор, опір якого різко змінюється при нагріванні. Для наших цілей потрібні термістори із негативним температурним коефіцієнтом – NTC термістори. При протіканні струму через термістор NTC він нагрівається і його опір падає.

Рис.2 ТКС термістора

Нас цікавлять такі параметри термістора:

Опір при 25˚С

Максимальний струм, що встановився

Обидва параметри є у документації на конкретні термістори. За першим параметром ми можемо визначити мінімальний струм, який пройде через опір навантаження при підключенні через термістор. Другий параметр визначається максимальною розсіюваною потужністю термістора і потужність навантаження повинна бути такою, щоб середній струм через термістор не перевищив це значення. Для надійної роботи термістора потрібно брати значення цього струму менше 20 відсотків від параметра, зазначеного в документації. Здавалося б, що простіше підібрати потрібний термістор і зібрати пристрій. Але треба враховувати деякі моменти:

1. Термістор досить довго остигає. Якщо вимкнути пристрій і одразу ввімкнути знову, то термістор матиме низький опір і не виконає своєї захисної функції.
2. Не можна з'єднувати термістори паралельно для збільшення струму - через розкид параметрів струм через них сильно відрізнятиметься. Але цілком можна з'єднувати потрібне до термісторів послідовно.
3. Під час роботи відбувається сильне нагрівання термістора. Гріються також елементи поруч із ним.
4. Максимальний струм через термістор повинен обмежуватися його максимальною потужністю. Цей параметр зазначено у документації. Але якщо термістор використовується для обмеження коротких кидків струму (наприклад, при початковому включенні блоку живлення та заряджання конденсатора фільтра), то імпульсний струм може бути більшим. Тоді вибір термістора обмежений максимальною імпульсною потужністю.

Енергія зарядженого конденсатора визначається формулою:

E = (C*Vpeak²)/2

де E - енергія в джоулях, C - ємність конденсатора фільтра, Vpeak - максимальна напруга, до якої зарядиться конденсатор фільтра (для наших мереж можна взяти значення 250В * √2 = 353В).

Якщо в документації вказано максимальну імпульсну потужність, то виходячи з цього параметра можна підібрати термістор. Але зазвичай цей параметр не вказаний. Тоді максимальну ємність, яку можна зарядити термістором безпечно, можна прикинути по вже розрахованих таблицях для термісторів стандартних серій.

Я взяв таблицю з параметрами NTC термісторів фірми Joyin. У таблиці вказано:

Rном- номінальний опір термістора за температури 25°С

Iмакс- максимальний струм через термістор (максимальний струм, що встановився)

Смакс- максимальна ємність у тестовій схемі, яку розряджають на термістор без його пошкодження (тестова напруга 350v)

Як проводиться тестове випробування, можна переглянути на сьомій сторінці.

Декілька слів про параметр Смакс– у документації показано, що у тестовій схемі конденсатор розряджається через термістор та обмежувальний резистор, на якому виділяється додаткова енергія. Тому максимальна безпечна ємність, яку зможе зарядити термістор без такого опору, буде меншою. Я пошукав інформацію в зарубіжних тематичних форумах і переглянув типові схеми з обмежувачами у вигляді термісторів, на які наведені дані. Виходячи з цієї інформації, можна взяти коефіцієнт для Смаксу реальній схемі 0.65, який помножити дані з таблиці.

Найменування	Rном,	Iмакс,	Смакс,
діаметр 8мм
діаметр 10мм
діаметр 13мм
діаметр 15мм
діаметр 20мм

Таблиця параметрів NTC термісторів фірми Joyin

Поєднуючи кілька однакових NTC термісторів послідовно, ми зменшуємо вимоги до максимальної імпульсної енергії кожного з них.

Наведу приклад. Наприклад, нам необхідно підібрати термістор для увімкнення блоку живлення комп'ютера. Максимальна потужність споживання комп'ютера – 700 Вт. Ми хочемо обмежити стартовий струм завбільшки 2-2.5А. У блоці живлення встановлено конденсатор фільтра 470мкФ.

Вважаємо чинне значення струму:

I = 700Вт/220В = 3.18А

Як писав вище, для надійної роботи термістора, виберемо максимальний струм, що встановився, з документації на 20% більше цієї величини.

Iмакс = 3.8А

Вважаємо необхідний опір термістора для стартового струму 2.5А

R = (220В * √2) / 2.5А = 124 Ом

З таблиці знаходимо потрібні термістори. 6 штук послідовно включених термісторів JNR15S200L підходять нам за Iмакс, загальний опір. Максимальна ємність, яку вони можуть зарядити дорівнюватиме 680мкФ*6*0.65=2652мкФ, що навіть більше, ніж нам потрібно. Звичайно, при зниженні Vpeak, знижуються та вимоги до максимальної імпульсної потужностітермістора. Залежність від квадрата напруги.

І останнє питання щодо вибору термісторів. Що, якщо ми підібрали необхідні за максимальною імпульсною потужністю термістори, але вони нам не підходять по Iмакс(постійне навантаження для них занадто велике), або в самому пристрої нам не потрібне джерело постійного нагріву? Для цього ми застосуємо просте рішення - додамо в схему ще один вимикач паралельно термістору, який ввімкнемо після заряджання конденсатора. Що я зробив у своєму обмежувачі. У моєму випадку такі параметри – максимальна потужність споживання комп'ютера 400вт, обмеження стартового струму – 3.5А, конденсатор фільтра 470мкФ. Я взяв 6 штук термісторів 15d11 (15 ом). Схема наведена нижче.

Рис. 3 Схема обмежувача

Пояснення щодо схеми. SA1 відключає фазовий провід. Світлодіод VD2 служить для індикації обмежувача. Конденсатор C1 згладжує пульсації і світлодіод не мерехтить із частотою мережі. Якщо він вам не потрібен, то приберіть із схеми C1, VD6, VD1 і просто з'єднайте паралельно світлодіод та діод за аналогією елементів VD4, VD5. Для індикації процесу заряджання конденсатора паралельно термісторам включений світлодіод VD4. У моєму випадку, коли заряджає конденсатор блоку живлення комп'ютера, весь процес займає менше секунди. Отже, збираємо.

Рис.4 Набір для збирання

Індикацію живлення я зібрав безпосередньо у кришці від вимикача, викинувши з неї китайську лампурозжарювання, яка прослужила б недовго.

Рис. 5 Індикація живлення

Рис.6 Блок термісторів

Рис. 7 Зібраний обмежувач

На цьому можна було б закінчити, якби за тиждень роботи не вийшли з ладу всі термістори. Виглядало це так.

Рис. 8 Вихід з ладу NTC термісторів

Незважаючи на те, що запас за допустимою величиною ємності був дуже великий - 330мкФ * 6 * 0.65 = 1287мкФ.

Термістори брав в одній відомій фірмі, причому різних номіналів – усі шлюби. Виробник невідомий. Або китайці заливають у великі корпуси термістори менших діаметрів, або якість матеріалів дуже погана. У результаті купив навіть меншого діаметра – SCK 152 8мм. Те саме Китай, але вже фірмові. По нашій таблиці допустима ємність 100мкФ * 6 * 0.65 = 390мкФ, що навіть трохи менше, ніж потрібно. Тим не менш, все працює чудово.

Напівпровідникові термоопір. Термістори. Терморезистори. Принцип дії та характеристики

Основи роботи напівпровідникових терморезисторів, їх типи, технічні характеристики, графік температурної залежності опору

Значна залежність опору напівпровідників від температури дозволила сконструювати чутливі терморезистори (термістори, термоопір), що є об'ємними напівпровідниковими опорами з великим температурним коефіцієнтом опору. Залежно від призначень терморезистори виготовляються з речовин із різним значенням питомого опору. Для виготовлення терморезисторів можуть застосовуватися напівпровідники як з електронним, так і з дірковим механізмом провідності та безпримісні речовини. Основними параметрами речовини терморезистора, що визначають її якість, є величина температурного коефіцієнта, хімічна стабільність і температура плавлення.

Більшість типів термісторів надійно працює лише певних температурних межах. Будь-який перегрів понад норму згубно діє терморезистор (термоопір), інколи ж навіть може призвести до його загибелі.

Для запобігання шкідливому впливу навколишнього середовища, і в першу чергу кисню повітря, терморезистори іноді поміщаються в балон, наповнений інертним газом.

Конструкція терморезистора дуже проста. Шматочку напівпровідника надається форма нитки, бруска, прямокутної пластинки, кульки або якась інша форма. На протилежних частинах терморезистора вмонтовано два виводи. Величина омічного опору термістора, як правило, помітно більша за величини опорів інших елементів схеми і, що найголовніше, різко залежить від температури. Тому, коли у схемі тече струм, його величина в основному визначається величиною омічного опору термістора або зрештою його температурою. З підвищенням температури термістора струм у схемі збільшується, і, навпаки, зі зниженням температури струм зменшується.

Нагрівання термостата може здійснюватися передачею тепла від навколишнього середовища, виділенням тепла в самому термісторі при проходженні через нього електричного струмуабо, нарешті, за допомогою спеціальних підігрівних обмоток. Спосіб нагрівання терморезистора безпосередньо пов'язаний з його практичним використанням.

Опір термістора зі зміною температури може змінюватися на три порядки, тобто в 1000 разів. Це характерно для термісторів, виготовлених з матеріалів, що погано проводять. У разі добре провідних речовин відношення знаходиться в межах десяти.

Кожен терморезистор має теплову інерційність, яка в одних випадках відіграє позитивну роль, в інших - або не має ніякого значення, або негативно позначається і обмежує межі використання терморезисторів. Теплова інерція проявляється в тому, що термістор, що піддається нагріванню, не відразу приймає температуру нагрівача, а лише через деякий час. Характеристикою теплової інерції терморезистора може бути так звана постійна часу.τ . Постійна часу чисельно дорівнює тій кількості часу, протягом якого термістор, який раніше був при 0° С, а потім перенесений у середу з температурою 100° С, зменшить свій опір на 63%.

Більшість напівпровідникових терморезисторів залежність опору від температури має нелінійний характер (рис.1, А). Теплова інерція терморезистора мало відрізняється від інерції термометра ртутного.

При нормальному режиміексплуатації параметри терморезисторів з часом змінюються мало, тому термін їх служби досить великий і залежно від марки терморезистора коливається в інтервалі, верхня межа якого обчислюється кількома роками.

Розглянемо для прикладу коротко три типи терморезисторів (термоопору): ММТ-1, ММТ-4 та ММТ-5.

На рис.1(В) показані принциповий пристрій та конструкції цих терморезисторів. Терморезистор ММТ-1 покритий зовні емалевою фарбою та призначений для роботи в сухих приміщеннях; терморезистори ММТ-4 та ММТ-5 змонтовані в металевих капсулах та герметизовані. Тому вони не схильні до шкідливого впливу навколишнього середовища, призначені для роботи в умовах будь-якої вологості і навіть можуть перебувати в рідинах (не діють на корпус терморезисторів)

Омічний опір терморезисторів знаходиться в діапазоні від 1000 - 200000 ом при температурі 20 ° С, а температурний коефіцієнтα близько 3% на 1°С. На рис.2 зображено криву, що показує у відсотках зміну омічного опору термістора залежно від його температури. На цьому графіку за початкове значення прийнято опір при 20°.

Типи терморезисторів, що описуються, розраховані на роботу в температурному інтервалі від -100 до + 120° С. Перегрів їх неприпустимий.

Термоопір (термістори, терморезистори) згаданих типів дуже стабільні, тобто зберігають практично незмінним свій "холодний" опір, величина якого визначається при 20 ° С протягом дуже тривалого часу. Висока стабільність терморезисторів типу ММТ визначає їх великий термін служби, який, як зазначено у паспорті, у нормальному режимі роботи практично безмежний. Термоопори (термістори, терморезистори) типу ММТ мають гарну механічну міцність.

На рисунках: конструкції деяких термістрів, характерна температурна залежність опору термістора.

Слово «термістор» зрозуміле саме собою: ТЕРМІЧНИЙ РЕЗІСТОР – пристрій, опір якого змінюється з температурою.

Термістори є значною мірою нелінійними приладами і часто мають параметри з великим розкидом. Саме тому багато, навіть досвідчені інженери та розробники схем відчувають незручності при роботі з цими приладами. Однак, познайомившись ближче з цими пристроями, можна бачити, що термістори насправді є цілком простими пристроями.

Спочатку необхідно сказати, що не всі пристрої, що змінюють опір із температурою, називаються термісторами. Наприклад, резистивні термометри, які виготовляються з маленьких котушок крученого дроту або з напилених металевих плівок. Хоча їх параметри залежать від температури, однак вони працюють не так, як термістори. Зазвичай термін «термістор» застосовується до чутливих до температури напівпровідниковимпристроїв.

Є два основних класи термісторів: з негативним ТКС (температурним коефіцієнтом опору) та з позитивним ТКС.

Існують два принципово різних типи термісторів, що випускаються, з позитивним ТКС. Одні виготовляються подібно до термісторів з негативним ТКС, інші ж робляться з кремнію. Термістори з позитивним ТКС будуть описані коротко, а основна увага буде приділена поширеним термісторам з негативним ТКС. Таким чином, якщо відсутні особливі вказівки, то йтиметься про термісторів із негативним ТКС.

Термістори з негативним ТКС є високочутливими, нелінійними пристроями з вузьким діапазоном, опір яких зменшується зі збільшенням температури. На рис.1 зображена крива, що показує зміну опору в залежності від температури і являє собою типову температурну залежність опору.Чутливість - приблизно 4-5% / про С. Є великий діапазон номіналів опорів, і зміна опору може досягати багатьох ом і навіть кілоом на градус.

R R o

Рис.1Термістори з негативним ТКС дуже чутливі і значної

Ступені нелінійні. R може бути в омах, кілоомах або мегоомах:

1-відношення опорів R/R; 2- температура в о С

По суті термістори є напівпровідниковою керамікою. Вони виготовляються на основі порошків оксидів металів (зазвичай оксидів нікелю та марганцю), іноді з добавкою невеликої кількостіінших оксидів. Порошкоподібні оксиди змішуються з водою та різними зв'язуючими речовинами для отримання рідкого тіста, якому надається необхідна форма і яке обпалюється при температурах понад 1000°С.

Приварюється провідне металеве покриття (зазвичай срібне), і приєднуються висновки. Закінчений термістор зазвичай покривається епоксидною смолою або склом або полягає в якомусь іншому корпусі.

З рис. 2 можна бачити, що є безліч типів термісторів.

Термістори мають вигляд дисків та шайб діаметром від 2.5 до приблизно 25.5 мм, форму стрижнів. різних розмірів.

Деякі термістори спочатку виготовляються у вигляді великих пластин, а потім ріжуться на квадрати. Дуже маленькі бусинкові термістори виготовляються шляхом безпосереднього випалювання краплі тесту на двох висновках із тугоплавкого титанового сплаву з подальшим опусканням термістора в скло з метою одержання покриття.

Типові параметри

Говорити "типові параметри" - не зовсім правильно, тому що для термісторів існує лише кілька типових параметрів. Для безлічі термістрів різних типів, розмірів, форм, номіналів та допусків існує таке ж велика кількістьтехнічні умови. Більш того, найчастіше термістори, що випускаються різними виробниками, є взаємозамінними.

Можна придбати термістори з опорами (при 25 o З - температури, за якої зазвичай визначається опір термістора) від одного ома до десяти мегоом і більше. Опір залежить від розміру та форми термістора, однак, для кожного певного типу номінали опору можуть відрізнятися на 5-6 порядків, що досягається шляхом простої зміни оксидної суміші. При заміні суміші також змінюється і вид температурної залежності опору (R-T крива) і змінюється стабільність при високих температурах. На щастя термістори з високим опором, достатнім для того, щоб використовувати їх при високих температурах, також мають, як правило, більшу стабільність.

Недорогі термістори мають досить великі допуски параметрів. Наприклад, допустимі значення опорів при 25 про змінюються в діапазоні від ± 20% до ± 5%. За більш високих або низьких температур розкидання параметрів ще більше збільшується. Для типового термістора, що має чутливість 4% на градус Цельсія, відповідні допуски вимірюваної температури змінюються приблизно від ± 5 до ± 1,25 про З при 25 про С. Високоточні термістори будуть розглядатися в даній статті нижче.

Раніше сказано, що термістори є пристроями з вузьким діапазоном. Це необхідно пояснити: більшість термісторів працює в діапазоні від -80 о С до 150 о С, і є прилади (як правило, зі скляним покриттям), які працюють при 400 о С великих температурах. Однак для практичних цілей велика чутливість термісторів обмежує їх корисний температурний діапазон. Опір типового термістора може змінюватися в 10000 або 20000 разів при температурах від –80 до +150 про С. Можна уявити собі труднощі при проектуванні схеми, яка забезпечувала б точність вимірювань на обох кінцях цього діапазону (якщо не використовується перемикання діапазонів). Опір термістора, номінальний при нулі градусів, не перевищить значення кількох ом при

У більшості термісторів для внутрішнього приєднання висновків використовується паяння. Вочевидь, що такий термістор не можна використовуватиме вимірювання температур, що перевищують температуру плавлення припою. Навіть без паяння, епоксидне покриття термісторів зберігається лише при температурі не більше 200 о С. Для більш високих температур необхідно використовувати термістори зі скляним покриттям, що мають приварені або вплавлені виводи.

Вимоги до стабільності обмежують застосування термісторів при високих температурах. Структура термісторів починає змінюватися при дії високих температур, і швидкість і характер зміни значною мірою визначаються оксидною сумішшю та способом виготовлення термістора. Деякий дрейф термісторів з епоксидним покриттям починається при температурах понад 100 С або близько того. Якщо такий термістор безперервно працює при 150оС, то дрейф може вимірюватися декількома градусами за рік. Низькоомні термістори (наприклад, трохи більше 1000 Ом при 25 про З) часто ще гірше – їх дрейф може бути помічений під час роботи приблизно за 70 про З. А за 100 про З вони стають ненадійними.

Недорогі пристрої з великими припущеннями виготовляються з меншою увагою до деталей і можуть дати навіть найгірші результати. З іншого боку, деякі правильно розроблені термістори зі скляним покриттям мають чудову стабільність навіть за більш високих температур. Бусинкові термістори зі скляним покриттям мають дуже хорошу стабільність, так само, як і дискові термістори зі скляним покриттям, що недавно з'явилися. Слід пам'ятати, що дрейф залежить як від температури, і від часу. Так, наприклад, зазвичай можна використовувати термістор з епоксидним покриттям при короткочасному нагріванні до 150 о С без значного дрейфу.

При використанні термісторів слід враховувати номінальне значення постійної розсіюваної потужності. Наприклад, невеликий термістор з епоксидним покриттям має постійну розсіювання, що дорівнює одному мілівату на градус Цельсія в нерухомому повітрі. Тобто один мілліват потужності в термісторі підвищує його внутрішню температуру на один градус Цельсія, а два мл - на два градуси і так далі. Якщо подати напругу в один вольт на термістор в один кілоом, що має постійну розсіювання один міліват на градус Цельсія, то вийде помилка вимірювання в один градус Цельсія. Термістори розсіюють більшу потужність, якщо вони опускаються в рідину. Той же вищезгаданий невеликий термістор з епоксидним покриттям розсіює 8 мВт/оС, перебуваючи в маслі, що добре перемішується. Термістори з великими розмірами мають постійне розсіювання краще, ніж невеликі пристрої. Наприклад термістор у вигляді диска або шайби може розсіювати на повітрі потужність 20 або 30 мВт/о С слід пам'ятати, що аналогічно тому, як опір термістора змінюється в залежності від температури, змінюється і його потужність, що розсіюється.

Рівняння для термісторів

Точного рівняння опису поведінки термістора немає, – є лише наближені. Розглянемо два широко використовувані наближені рівняння.

Перше наближене рівняння, експоненціальне, цілком задовільно для обмежених температурних діапазонів, особливо – з використанням термісторів з малою точністю.