Typy termistorů, charakteristické podrobnosti a pracovní princip

Název termistoru byl vytvořen jako zkratka pro „tepelně citlivý odpor“. Plná forma termistoru poskytuje obecnou a podrobnou představu o akci, která je vlastností termistoru.

Autor: S. Prakash

Různé různé typy zařízení, ve kterých se termistor používá, zahrnují širokou škálu zařízení, jako jsou snímače teploty a elektronické obvody, kde poskytují teplotní kompenzaci.

Ačkoli použití termistoru není tak běžné jako tranzistory, rezistory a kondenzátory běžné formy, elektronické pole využívá termistory ve velkém měřítku.

Symbol obvodu termistoru

Symbol, který používá termistor k jeho rozpoznání, je jeho vlastní symbol obvodu.

Symbol obvodu termistoru se skládá ze základny, která se skládá ze standardního obdélníku rezistoru, spolu s diagonální čarou, která prochází základnou a sestává ze svislé části malé velikosti.

Schémata zapojení široce používají symbol obvodu termistoru.

Typy termistoru

Termistor lze rozdělit do různých typů a kategorií na základě mnoha různými způsoby.

Tyto způsoby jejich kategorizace jsou nejprve založeny na způsobu, jakým termistor reaguje na vystavení teplu.

Odpor některých kondenzátorů se zvyšuje se zvyšováním teploty, zatímco u ostatních typů termistorů se pozoruje opak, což vede ke snížení odporu.

Tuto myšlenku lze rozšířit křivkou termistoru, kterou lze znázornit rovnicí jednoduchého tvaru:

Vztah mezi odporem a teplotou

ΔR = k x & ΔT

Výše uvedená rovnice tvoří:

ΔR = Pozorována změna odporu

ΔT = Pozorována změna teploty

k = teplotní koeficient odporu prvního řádu

Ve většině případů existuje nelineární vztah mezi odporem a teplotou. Ale s různými malými změnami odporu a teploty dochází také ke změně vztahu, která je pozorována a vztah se stává lineární.

Hodnota „k“ může být kladná nebo záporná v závislosti na typu termistoru.

NTC termistor (termistor s negativním teplotním koeficientem): Vlastnost NTC termistoru mu umožňuje snižovat jeho odpor se zvyšováním teploty, a tím je faktor „k“ pro NTC termistor záporný.

Termistor PTC (termistor s kladným teplotním koeficientem): Vlastnost termistoru NTC umožňuje zvyšovat jeho odpor se zvyšováním teploty, a tím je faktor „k“ pro termistor NTC kladný.

Další způsob, jakým lze termistor odlišit a kategorizovat na rozdíl od jejich funkce změny odporu, závisí na typu materiálu, který se pro termistor používá. Použitý materiál je dvou hlavních typů:

Monokrystalické polovodiče

Sloučeniny kovové povahy, například oxidy

Termistor: vývoj a historie

Fenomén variace pozorované v rezistoru v důsledku změn teploty byl prokázán na počátku devatenáctého století.

Existuje mnoho způsobů, jak se termistor dodnes používá. Ale většina tohoto termistoru trpí nevýhodou, že jsou schopny vykazovat velmi malé odchylky odporu v souladu s velkým rozsahem teplot.

Použití polovodičů je obecně předpokládáno v termistorech, které umožňují, aby termistory vykazovaly větší variace odporu v souladu s velkým rozsahem teplot.

Materiály, které se používají pro výrobu termistoru, jsou dvou typů, včetně kovových sloučenin, které byly prvními materiály objevenými pro termistor.

V roce 1833 objevil Faraday při měření odchylek odporu s ohledem na teplotu sirníku stříbrného negativní teplotní koeficient. K dostupnosti oxidů kovů ve velkém měřítku však komerčně došlo až ve 40. letech 20. století.

Vyšetřování křemíkového termistoru a krystalového germániového termistoru bylo prováděno po druhé světové válce, zatímco se studovalo polovodičové materiály.

I když jsou polovodič a oxidy kovů dva typy termistorů, rozsahy teplot, které pokrývají, se liší, a proto nemusí konkurovat.

Složení a struktura termistoru

Na základě aplikací, ve kterých je třeba používat termistor, je rozhodnuto o rozsahu teplotního rozsahu, ve kterém bude termistor pracovat, o velikostech, tvarech a typu materiálu použitého k výrobě termistoru.

V případě, že aplikace, ve kterých musí být plochý povrch v neustálém kontaktu s termistorem, mají v těchto případech tvar termistoru ploché disky.

V případě, že existují teplotní sondy, pro které je třeba termistor vyrobit, je jeho tvar ve formě tyčí nebo kuliček. Požadavky, které jsou v souladu s aplikacemi, pro které bude termistor použit, tedy řídí skutečný fyzický tvar termistoru.

Rozsah teplot, pro který se používá termistor typu oxidu kovu, je 200-700 K.

Složka, která se používá k výrobě těchto termistorů, se nachází ve verzi jemného prášku, který se slinuje a lisuje při velmi vysoké teplotě.

Mezi materiály, které se nejčastěji používají pro tyto termistory, patří oxid nikelnatý, oxid železitý, oxid manganatý, oxid měďnatý a oxid kobaltu.

Teploty, pro které se polovodičové termistory používají, jsou velmi nízké. Křemíkové termistory se používají méně často než germániové termistory, které se používají častěji pro teploty, které jsou v rozmezí pod 100 ° absolutní nuly, tj. 100 K.

Teplota, pro kterou lze použít silikonový termistor, je maximálně 250 K. Pokud se teplota zvýší o více než 250 K, pak křemíkový termistor zaznamená nastavení kladných teplotních koeficientů. K výrobě termistoru se používá monokrystal, přičemž úroveň, při které se provádí dopování krystalu, je 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Aplikace termistoru

Termistor lze použít pro mnoho různých typů aplikací a existuje mnoho dalších aplikací, ve kterých se nacházejí.

Nejatraktivnějším rysem termistoru, díky kterému jsou populární pro použití v obvodech, je to, že prvky, které poskytují v obvodech, jsou velmi nákladově efektivní, protože fungují efektivně a přesto jsou dostupné za nízkou cenu.

Skutečnost, že teplotní koeficient je záporný nebo kladný, určuje aplikace, ve kterých lze termistor použít.

V případě záporného teplotního koeficientu lze termistor použít pro následující aplikace:

Teploměry velmi nízké teploty: termistory se používají k měření teploty velmi nízkých úrovní v teploměrech velmi nízké teploty.

Digitální termostaty: Digitální termostaty moderní doby používají termistory široce a běžně.

Monitory bateriových zdrojů: Teplota bateriových zdrojů po celou dobu nabíjení je monitorována pomocí termistorů NTC.

Některé baterie, které se používají v moderním průmyslu, jsou citlivé na přebíjení, včetně široce používaných lithium-iontových baterií. V takových bateriích je jejich stav nabíjení účinně indikován teplotou, což umožňuje určení času, kdy je třeba nabíjecí cyklus ukončit.

Ochrany proti náhlému nárazu: Obvody napájecího zdroje používají NTC termistory ve formě zařízení, která omezují náběhový proud.

Termistory NTC fungují jako ochranná zařízení proti nárazu, zabraňují toku velkého množství proudu v bodě zapnutí a poskytují počáteční úroveň vysokého odporu.

Poté se termistor zahřeje, a tím se počáteční úroveň odporu, kterou poskytuje, podstatně sníží, což umožní tok velkého množství proudu během normálního provozu obvodu.

Termistory použité pro účely této aplikace jsou navrženy odpovídajícím způsobem, a proto je jejich velikost ve srovnání s termistory měřicího typu větší.

V případě, že je teplotní koeficient kladný, lze termistor použít pro následující aplikace:

Zařízení omezující proud: Elektronické obvody používají termistory PTC ve formě zařízení omezujících proud.

Termistory PTC fungují jako alternativní zařízení pro běžněji používanou pojistku. Neexistují žádné nežádoucí nebo vedlejší účinky způsobené teplem, které se vytváří v malém množství, když zařízení za normálních podmínek zažívá tok proudu.

Ale v případě, že tok proudu zařízením je velmi velký, může to mít za následek zvýšení odporu, protože teplo nemusí být odváděno do okolí, protože zařízení to nemusí být schopno.

To má za následek generování více tepla, čímž se vytvoří jev pozitivní zpětné vazby. Zařízení je chráněno takovým teplem a kolísáním proudu, protože při zvýšení odporu je pozorován pokles proudu.

Aplikace, ve kterých lze termistory použít, mají širokou škálu. Termistory lze použít ke snímání teplot spolehlivým, levným (nákladově efektivním) a jednoduchým způsobem.

Mezi různá zařízení, ve kterých lze termistory použít, patří termostaty a požární poplachy. Termistory lze použít samostatně i společně s dalšími zařízeními. V druhém případě lze termistor použít k zajištění přesnosti vysokých stupňů tím, že se stane součástí Wheatstoneova mostu.

Termistory se také používají ve formě zařízení pro teplotní kompenzaci.

U velkého procenta rezistorů dochází ke zvýšení odporu, které je pozorováno při odpovídajícím zvýšení teploty v důsledku jejich kladného teplotního koeficientu.

V případě, že aplikace má vysoký požadavek na stabilitu, použije se termistor, který má záporný teplotní koeficient. Toho je dosaženo, když obvod obsahuje termistor, aby se zabránilo účinkům komponent vytvářeným díky jejich kladnému teplotnímu koeficientu.