Termistoru veidi, raksturīgās detaļas un darbības princips

Termistora nosaukums ir izstrādāts kā “termiski jutīga rezistora” īsa forma. Termistora pilnā forma sniedz vispārīgu un detalizētu darbības ideju, kas ir termistora iezīme.

Autors: S. Prakašs

Dažādi dažādu ierīču veidi, kuros tiek izmantots termistors, ietver plašu ierīču klāstu, piemēram, temperatūras sensorus un elektroniskās shēmas, kur tās nodrošina temperatūras kompensāciju.

Lai gan termistora lietošana nav tik izplatīta kā parastās formas tranzistori, rezistori un kondensatori, elektroniskajā laukā termistori tiek izmantoti lielā mērā.

Termistora ķēdes simbols

Simbols, ko termistors izmanto atpazīšanai, ir pats ķēdes simbols.

Termistora ķēdes simbols sastāv no pamatnes, kas sastāv no standarta rezistora taisnstūra kopā ar diagonālo līniju, kas iet caur pamatni un sastāv no maza izmēra vertikālas sekcijas.

Shēmu shēmās tiek plaši izmantots termistora ķēdes simbols.

Termistoru veidi

Termistoru var iedalīt dažādos veidos un kategorijās, pamatojoties uz vairākiem dažādiem veidiem.

Šie veidi, kā tos klasificēt, vispirms ir balstīti uz veidu, kādā termistors reaģē uz siltuma iedarbību.

Dažu kondensatoru pretestība palielinās, palielinoties temperatūrai, savukārt pretējā vērojama citu veidu termistoros, kā rezultātā samazinās pretestība.

Šo ideju var paplašināt ar termistora līkni, kuru var attēlot ar vienkāršas formas vienādojumu:

Sakarība starp pretestību un temperatūru

ΔR = k x & ΔT

Šis vienādojums sastāv no:

ΔR = novērotās pretestības izmaiņas

ΔT = novērotās temperatūras izmaiņas

k = pirmās kārtas pretestības temperatūras koeficients

Vairumā gadījumu starp pretestību un temperatūru pastāv nelineāra sakarība. Bet, mainoties dažādām nelielām pretestības un temperatūras izmaiņām, mainās arī attiecības, kas tiek novērotas, un attiecības pēc būtības kļūst lineāras.

“K” vērtība var būt pozitīva vai negatīva atkarībā no termistora veida.

NTC termistors (negatīva temperatūras koeficienta termistors): NTC termistora īpašība ļauj samazināt temperatūru, palielinoties temperatūrai, tādējādi NTC termistora “k” koeficients ir negatīvs.

PTC termistors (pozitīvais temperatūras koeficienta termistors): NTC termistora īpašība ļauj tam paaugstināt pretestību, palielinoties temperatūrai, un tādējādi NTC termistora “k” koeficients ir pozitīvs.

Vēl viens veids, kā termistoru var diferencēt un kategorizēt, izņemot to pretestības maiņas pazīmi, ir atkarīgs no materiāla veida, ko izmanto termistoram. Izmantotais materiāls ir divu veidu:

Viena kristāla pusvadītāji

Metāla savienojumi, piemēram, oksīdi

Termistors: attīstība un vēsture

Rezistorā novēroto variāciju parādība temperatūras izmaiņu dēļ tika parādīta deviņpadsmitā gadsimta sākumā.

Ir daudz veidu, kā termistoru turpina izmantot līdz datumam. Bet lielākā daļa šī termistora cieš no trūkuma, ka tie spēj parādīt ļoti nelielas pretestības variācijas atbilstoši lielajam temperatūras diapazonam.

Pusvadītāju izmantošana parasti ir paredzēta termistoros, kas ļauj termistoriem parādīt lielākas pretestības variācijas atbilstoši lielajam temperatūras diapazonam.

Termistoru ražošanai izmantotie materiāli ir divu veidu, ieskaitot metāla savienojumus, kas bija pirmie materiāli, kas tika atklāti termistoriem.

1833. gadā, mērot pretestības variācijas attiecībā pret sudraba sulfīda temperatūru, Faradejs atklāja negatīvo temperatūras koeficientu. Bet metāla oksīdu pieejamība lielā mērā komerciāli notika tikai 1940. gados.

Silīcija termistora un kristāla germānija termistora izpēte tika veikta pēc Otrā pasaules kara, kamēr tika veikti pusvadītāju materiālu pētījumi.

Lai gan pusvadītāji un metāla oksīdi ir divi termistoru veidi, temperatūras diapazoni, uz kuriem tie attiecas, ir atšķirīgi, un tāpēc tiem nav jākonkurē.

Termistora sastāvs un struktūra

Pamatojoties uz lietojumiem, kuros termistors ir jāizmanto, kā arī tiek noteikts temperatūras diapazona diapazons, kurā termistors darbosies, izmēriem, formām un materiāla tipam, ko izmanto termistora ražošanai.

Gadījumos, kad plakanajai virsmai ir pastāvīgi jāsaskaras ar termistoru, termistora forma šajos gadījumos ir plakani diski.

Gadījumā, ja ir temperatūras zondes, kurām jāveic termistors, tad termistora forma ir stieņu vai lodīšu forma. Tādējādi prasības, kas ir saistītas ar lietojumiem, kuriem tiks izmantots termistors, nosaka termistora faktisko fizisko formu.

Temperatūras diapazons, kuram tiek izmantots metāla oksīda tipa termistors, ir 200-700 K.

Komponents, ko izmanto šo termistoru ražošanai, ir smalka pulvera versijā, kas tiek saķepināts un saspiests ļoti augstā temperatūrā.

Materiāli, kurus visbiežāk izmanto šiem termistoriem, ir niķeļa oksīds, dzelzs oksīds, mangāna oksīds, vara oksīds un kobalta oksīds.

Temperatūra, kurai tiek izmantoti pusvadītāju termistori, ir ļoti zema. Silīcija termistori tiek izmantoti retāk nekā germānija termistori, kurus plašāk izmanto temperatūrām, kas ir zemākas par 100 ° no absolūtās nulles, t.i., 100K.

Temperatūra, kurai var izmantot silīcija termistoru, nepārsniedz 250K. Ja temperatūra paaugstinās vairāk nekā 250 K, tad silīcija termistors izjūt pozitīvo temperatūras koeficientu iestatīšanu. Termistora ražošanai izmanto vienu kristālu, kur kristāla dopinga līmenis ir 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Termistora pielietojums

Termistoru var izmantot daudz dažādu veidu lietojumiem, un ir daudz citu lietojumu, kuros tie atrodas.

Termistora vispievilcīgākā iezīme, kas padara tos populārus izmantošanai ķēdēs, ir tā, ka elementi, ko tie nodrošina ķēdēs, ir ļoti rentabli, jo tie darbojas efektīvi un tomēr ir pieejami par lētu cenu.

Fakts, ka temperatūras koeficients ir negatīvs vai pozitīvs, nosaka lietojumus, kuros var izmantot termistoru.

Ja temperatūras koeficients ir negatīvs, termistoru var izmantot šādām vajadzībām:

Termometri ar ļoti zemu temperatūru: termistori tiek izmantoti, lai mērītu ļoti zemas temperatūras temperatūru ļoti zemas temperatūras termometros.

Digitālie termostati: Mūsdienu digitālajos termostatos termistori tiek izmantoti plaši un bieži.

Akumulatoru komplektu monitori: akumulatoru temperatūru visā to uzlādes laikā kontrolē, izmantojot NTC termistorus.

Daži no mūsdienu rūpniecībā izmantotajiem akumulatoriem ir jutīgi pret pārmērīgu uzlādi, tostarp plaši izmantotās litija jonu baterijas. Šādās baterijās to uzlādes stāvokli efektīvi norāda temperatūra, tādējādi ļaujot noteikt laiku, kad jāpārtrauc uzlādes cikls.

Aizsardzības ierīces, kas iedarbojas uz skriešanos: barošanas ķēdēs izmanto NTC termistori ierīču veidā, kas ierobežo ieslēgšanās strāvu.

NTC termistori, darbojoties kā iebraukšanas aizsardzības ierīces, novērš liela strāvas daudzuma plūsmu ieslēgšanās vietā un nodrošina sākotnēju augstas pretestības līmeni.

Pēc tam termistors tiek uzkarsēts, un tādējādi tā nodrošinātais sākotnējais pretestības līmenis ievērojami samazinās, tādējādi ķēdes normālas darbības laikā ļaujot plūst lielu strāvas daudzumu.

Šajā lietošanai izmantotie termistori ir atbilstoši izstrādāti, un tādējādi to izmērs ir lielāks salīdzinājumā ar mērīšanas tipa termistoriem.

Ja temperatūras koeficients ir pozitīvs, termistoru var izmantot šādām vajadzībām:

Strāvas ierobežošanas ierīces: elektroniskajās ķēdēs strāvas ierobežošanas ierīču veidā tiek izmantoti PTC termistori.

PTC termistori darbojas kā alternatīva ierīce biežāk izmantotajam drošinātājam. Ja ierīce normālos apstākļos piedzīvo strāvas plūsmu, nav nepamatotu vai blakusparādību, ko rada neliels daudzums siltuma.

Bet, ja strāvas plūsma caur ierīci ir ļoti liela, tas var izraisīt pretestības palielināšanos, jo siltums var netikt izkliedēts apkārtnē, jo ierīce, iespējams, nespēj to izdarīt.

Tā rezultātā rodas vairāk siltuma, tādējādi radot pozitīvas atgriezeniskās saites efektu. Ierīci aizsargā šāds karstums un strāvas svārstības, jo strāvas kritums tiek novērots, kad palielinās pretestība.

Termistoru izmantošanas iespējas ir plašas. Termistorus var izmantot, lai uztvertu temperatūru uzticamā, lētā (rentablā) un vienkāršā veidā.

Dažādas ierīces, kurās var izmantot termistorus, ir termostati un ugunsgrēka trauksmes signāli. Termistorus var izmantot gan atsevišķi, gan kopā ar citām ierīcēm. Pēdējā gadījumā termistoru var izmantot, lai nodrošinātu augstu grādu precizitāti, padarot to par Vītstonas tilta daļu.

Arī termistori tiek izmantoti temperatūras kompensācijas ierīču veidā.

Lielā daļā rezistoru palielinās pretestība, kas tiek novērota ar atbilstošu temperatūras paaugstināšanos to pozitīvā temperatūras koeficienta dēļ.

Gadījumā, ja lietojumprogrammām ir augsta prasība pēc stabilitātes, tiek izmantots termistors, kuram ir negatīvs temperatūras koeficients. Tas tiek panākts, ja ķēdē ir iestrādāts termistors, lai neitralizētu komponenta ietekmi, ko rada to pozitīvais temperatūras koeficients.