Vrste termistora, karakteristični detalji i načelo rada

Naziv termistora osmišljen je kao kratki oblik za „termički osjetljivi otpornik“. Puni oblik termistora pruža opću i detaljnu ideju djelovanja koja je značajka termistora.

Napisao: S. Prakash

Različiti tipovi uređaja u kojima se koristi termistor uključuju širok raspon uređaja kao što su temperaturni senzori i elektronički krugovi gdje pružaju temperaturnu kompenzaciju.

Iako uporaba termistora nije tako česta kao tranzistori, otpornici i kondenzatori uobičajenog oblika, elektroničko polje koristi termistore u velikoj mjeri.

Simbol kruga termistora

Simbol koji termistor koristi za prepoznavanje je vlastiti simbol kruga.

Simbol kruga termistora sastoji se od osnove koja se sastoji od standardnog otporničkog pravokutnika zajedno s dijagonalnom crtom koja prolazi kroz bazu i sastoji se od okomitog presjeka male veličine.

Dijagrami krugova široko koriste simbol kruga termistora.

Vrste termistora

Termistor se može podijeliti u razne vrste i kategorije na temelju različitih načina.

Ti se načini na koji se trebaju kategorizirati prvo temelje na načinu na koji termistor reagira na izloženost toplini.

Otpor nekih kondenzatora raste s porastom temperature, dok se kod ostalih vrsta termistora opaža suprotno što rezultira smanjenjem otpora.

Ova se ideja može proširiti krivuljom termistora koja se može prikazati jednadžbom jednostavnog oblika:

Povezanost otpora i temperature

ΔR = k x & ΔT

Gornja jednadžba sastoji se od:

ΔR = primijećena promjena otpora

ΔT = primijećena promjena temperature

k = temperaturni koeficijent otpora prvog reda

U većini slučajeva postoji nelinearna veza između otpora i temperature. Ali s raznim malim promjenama otpora i temperature, dolazi i do promjene odnosa koji se uočava i taj odnos postaje linearne naravi.

Vrijednost 'k' može biti pozitivna ili negativna, ovisno o vrsti termistora.

NTC termistor (termistor s negativnim temperaturnim koeficijentom): Svojstvo NTC termistora omogućuje mu smanjenje otpora s porastom temperature i time je faktor 'k' za NTC termistor negativan.

PTC termistor (termistor s pozitivnim temperaturnim koeficijentom): Svojstvo NTC termistora omogućuje mu povećanje otpora s porastom temperature i time je faktor „k“ za NTC termistor pozitivan.

Drugi način na koji se termistor može razlikovati i kategorizirati, osim njegove značajke promjene otpora, ovisi o vrsti materijala koji se koristi za termistor. Materijal koji se koristi je dvije glavne vrste:

Monokristalni poluvodiči

Spojevi metalne prirode, poput oksida

Termistor: razvoj i povijest

Pojava varijacija uočenih u otporniku zbog promjena temperature prikazana je početkom devetnaestog stoljeća.

Postoji mnogo načina na koje se termistor i dalje koristio do danas. Ali većina ovog termistora pati od nedostatka što su u stanju pokazati vrlo male varijacije u otporu u skladu s velikim rasponom temperature.

Upotreba poluvodiča općenito se podrazumijeva u termistorima koji omogućavaju termistorima da pokažu veće razlike u otporu u skladu s velikim temperaturnim rasponom.

Materijali koji se koriste za proizvodnju termistora su dvije vrste, uključujući metalne spojeve koji su prvi materijali otkriveni za termistor.

1833. godine, dok je mjerio varijaciju otpora s obzirom na temperaturu srebrnog sulfida, Faraday je otkrio negativni temperaturni koeficijent. No, dostupnost metalnih oksida u velikim komercijalnim razmjerima dogodila se tek 1940-ih.

Ispitivanja silicijskog termistora i kristalnog germanijevog termistora provedena su nakon Drugog svjetskog rata dok se radilo na proučavanju poluvodičkih materijala.

Iako su poluvodiči i metalni oksidi dvije vrste termistora, temperaturni rasponi koji su njima obuhvaćeni različiti su i stoga im nije potrebno nadmetati se.

Sastav i struktura termistora

Na temelju aplikacija u kojima se termistor treba koristiti zajedno s rasponom temperaturnog područja u kojem će termistor raditi, određuju se veličine, oblici i vrsta materijala koji se koristi za proizvodnju termistora.

U slučaju da termistor mora imati ravnu površinu u stalnom kontaktu, oblik termistora u tim je slučajevima ravnih diskova.

U slučaju da postoje temperaturne sonde za koje je potrebno napraviti termistor, tada je oblik termistora u obliku šipki ili kuglica. Dakle, zahtjevi koji se pridržavaju aplikacija za koje će se koristiti termistor usmjeravaju stvarni fizički oblik termistora.

Raspon temperature za koji se koristi termistor tipa metalni oksid je 200-700 K.

Komponenta koja se koristi za proizvodnju ovih termistora nalazi se u verziji finog praha koji se sinterira i komprimira na vrlo visokoj temperaturi.

Materijali koji se najčešće koriste za ove termistore uključuju nikal oksid, željezni oksid, manganov oksid, bakreni oksid i kobaltov oksid.

Temperature za koje se koriste poluvodički termistori su vrlo niske. Silicijski termistori koriste se rjeđe od termistora germanija koji se šire koriste za temperature koje su u rasponu ispod raspona od 100 ° apsolutne nule, tj. 100K.

Temperatura za koju se može koristiti silicijski termistor je maksimalno 250K. Ako se temperatura poveća više od 250K, tada silicijski termistor doživljava podešavanje pozitivnih temperaturnih koeficijenata. Za izradu termistora koristi se jedan kristal, pri čemu je razina dopiranja kristala 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Primjene termistora

Termistor se može koristiti za mnogo različitih vrsta primjena, a postoje i mnogi drugi programi u kojima se nalaze.

Najatraktivnija značajka termistora zbog čega su popularni za upotrebu u krugovima je ta što su elementi koji ih daju u krugovima vrlo isplativi, jer imaju učinkovite performanse, a opet su dostupni po povoljnoj cijeni.

Činjenica da hoće li temperaturni koeficijent biti negativan ili pozitivan određuje primjenu u kojoj se termistor može koristiti.

U slučaju da je koeficijent temperature negativan, termistor se može koristiti za sljedeće primjene:

Termometri vrlo niske temperature: termistori se koriste za mjerenje temperature vrlo niskih razina u termometrima vrlo niske temperature.

Digitalni termostati: Digitalni termostati modernog doba koriste termistore široko i često.

Monitori baterija: Temperatura baterija tijekom cijelog razdoblja punjenja nadgleda se pomoću NTC termistora.

Neke od baterija koje se koriste u modernoj industriji osjetljive su na prekomjerno punjenje, uključujući široko korištene Li-ion baterije. U takvim baterijama njihovo stanje punjenja učinkovito pokazuje temperatura, što omogućava određivanje vremena kada ciklus punjenja treba završiti.

Uređaji za zaštitu od naleta: krugovi napajanja koriste NTC termistori u obliku uređaja koji ograničava naletnu struju.

NTC termistori dok djeluju kao uređaji za zaštitu od naleta sprječavaju protok velikih količina struje na mjestu uključivanja i pružajući početnu razinu visokog otpora.

Nakon toga, termistor se zagrijava i time se početna razina otpora koja mu se pruža znatno smanjuje, čime se omogućuje protok velikih količina struje tijekom normalnog rada kruga.

Termistori korišteni u svrhu ove primjene dizajnirani su u skladu s tim, pa je njihova veličina veća u usporedbi s termistorima mjernog tipa.

U slučaju da je temperaturni koeficijent pozitivan, termistor se može koristiti za sljedeće primjene:

Uređaji za ograničavanje struje: Elektronički krugovi koriste PTC termistore u obliku uređaja za ograničavanje struje.

PTC termistori djeluju kao alternativni uređaj za češće korištene osigurače. Nema neprimjerenih ili nuspojava uzrokovanih toplinom koja se stvara u malim količinama kada uređaj doživljava protok struje tijekom normalnih uvjeta.

Ali u slučaju da je protok struje kroz uređaj vrlo velik, to može rezultirati povećanjem otpora, jer se toplina možda neće rasipati u okolini, jer uređaj to možda neće moći.

To rezultira stvaranjem više topline, što stvara fenomen pozitivnog povratnog utjecaja. Uređaj je zaštićen takvom toplinom i fluktuacijom struje jer se opaža pad struje kada se poveća otpor.

Primjene u kojima se mogu koristiti termistori širokog su raspona. Termistori se mogu koristiti za pouzdano, jeftino (isplativo) i jednostavno otkrivanje temperatura.

Razni uređaji u kojima se mogu koristiti termistori uključuju termostate i alarme za požar. Termistori se mogu koristiti sami, zajedno s drugim uređajima. U potonjem slučaju, termistor se može koristiti za pružanje točnosti visokih stupnjeva čineći ga dijelom Wheatstoneova mosta.

Također, termistori se koriste u obliku uređaja za kompenzaciju temperature.

U velikom postotku otpornika dolazi do povećanja otpora što se opaža uz odgovarajući porast temperature zbog njihovog pozitivnog koeficijenta temperature.

U slučaju da postoji velika potreba za stabilnošću aplikacija, koristi se termistor koji ima negativni temperaturni koeficijent. To se postiže kada krug uključuje termistor kako bi se suprotstavio učincima komponente proizvedenih zbog njihovog pozitivnog koeficijenta temperature.