Termistor

Termistor (termistor, tepelný odpor) je polovodičová součástka , jejíž elektrický odpor se mění v závislosti na její teplotě [1] .

Termistor vynalezl Samuel Ruben v roce 1930 [2] .

Termistory jsou vyrobeny z materiálů s vysokým teplotním koeficientem odporu (TCR), který je obvykle řádově vyšší než TCR kovů a kovových slitin .

Konstrukce a typy termistorů

Odporový prvek termistoru je vyroben práškovou metalurgií z oxidů , halogenidů , chalkogenidů některých kovů v různých provedeních, např. ve formě tyčí, trubek, kotoučů, podložek, korálků, tenkých destiček a velikostí od 1- 10 mikrometrů až několik centimetrů .

Podle typu závislosti odporu na teplotě se termistory rozlišují na negativní ( NTC - termistory, ze slov " Negative T emperature C coefficient ") a pozitivní ( PTC - termistory, ze slov " Positive T emperature C koeficient " nebo pozistory ) teplotní koeficient odporu (nebo TKS). U pozistorů se jejich odpor zvyšuje s rostoucí teplotou; u NTC termistorů vede zvýšení teploty k poklesu jejich odporu.

Záporné termistory TCR (termistory NTC ) jsou vyrobeny ze směsi polykrystalických oxidů přechodných kovů ( například MnO , Co Ox , NiO a CuO ) , polovodiče typu A III B V , sklovité, dotované polovodiče ( Ge a Si ), a další materiály. PTC termistory jsou vyrobeny z pevných roztoků na bázi BaTiO 3 , které poskytují pozitivní TCR.

Obvykle se termistory dělí na nízkoteplotní (navržené pro provoz při teplotách pod 170 K ), středněteplotní (od 170 do 510 K) a vysokoteplotní (nad 570 K). Termistory jsou k dispozici pro provoz při teplotách od 900 do 1300 K.

Termistory jsou schopny pracovat v různých klimatických podmínkách a při značném mechanickém zatížení. Avšak v průběhu času, v náročných podmínkách jeho provozu, například při tepelném cyklování, dochází ke změně jeho počátečních termoelektrických charakteristik, jako jsou:

Existují také kombinovaná zařízení, jako jsou termistory s nepřímým ohřevem. V těchto zařízeních jsou termistor a od něj galvanicky oddělené topné těleso kombinovány v jednom pouzdře , které nastavuje teplotu termistoru a tím i jeho elektrický odpor. Takové spotřebiče lze použít jako proměnný odpor řízený napětím přivedeným na topný článek takového kombinovaného spotřebiče.

Teplota se vypočítá pomocí Steinhart-Hartovy rovnice :

kde T je teplota, K ;
R - odpor, Ohm ;
A, B, C - termistorové konstanty stanovené při kalibraci ve třech teplotních bodech vzdálených od sebe minimálně 10 °C.

Jednou z významných nevýhod „perličkových“ termistorů jako teplotních senzorů je jejich nezaměnitelnost a vyžadující individuální kalibraci [3] . Neexistují žádné normy, které by regulovaly jejich odolnost vůči teplotě. "Diskové" termistory lze zaměnit, nicméně nejlepší dovolená chyba není menší než 0,05 °C v rozsahu od 0 do 70 °C. Typický 10 kΩ termistor v rozsahu 0-100 °C má koeficienty blízké následujícím hodnotám:

; ; .

Způsob činnosti termistorů a jejich použití

Režim činnosti termistorů závisí na zvoleném pracovním bodu na proudově-napěťové charakteristice (nebo CVC) takového zařízení. CVC zase závisí na teplotě aplikované na zařízení a konstrukčních vlastnostech termistoru.

Termistory s pracovním bodem nastaveným na lineární sekci CVC slouží k řízení teplotních změn a kompenzaci parametrů ( elektrické napětí nebo elektrického proudu ) elektrických obvodů, které vznikly v důsledku teplotních změn. Termistory s pracovním bodem nastaveným na sestupné části CVC (se "záporným odporem") se používají jako spouštěcí relé , časová relé, v systémech pro měření a řízení výkonu elektromagnetického záření na mikrovlnných frekvencích (nebo mikrovlnách), tepelné řízení a požární poplachové systémy, v instalacích řízení toku kapalných a granulovaných médií.

Nejběžnější jsou středoteplotní termistory (s teplotou TCR od -2,4 do -8,4 % / K), které mají široký rozsah odporů (od 1 do 10 6 Ohm ).

Existují také termistory s malým kladným teplotním koeficientem odporu (nebo TCR) (od 0,5 do 0,7 % / K) vyrobené na bázi křemíku , jejichž odpor se mění podle zákona blízkého lineární. Tyto termistory se používají v chladicích systémech a teplotní stabilizaci pracovních režimů tranzistorů v různých elektronických systémech .

PTC termistory se také používají jako samoregulační topná tělesa, jejichž odpor se zvyšuje s rostoucí vlastní teplotou (PTC topné těleso). Takový topný článek se nikdy nepřehřeje a bude mít tendenci udržovat konstantní teplotu blízko Curieho bodu . Teplotu lze udržovat konstantní při provozu v širokém rozsahu napětí a okolních teplot. Tepelný výkon v tomto případě závisí na účinnosti odvodu tepla. Čím efektivněji je teplo odváděno, tím vyšší je tepelný výkon pozistorového ohřívače, resp. spotřeba proudu je také vyšší.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ V. G. Gerasimov, O. M. Knyazkov, A. E. Krasnopolskij, V. V. Suchorukov . Základy průmyslové elektroniky. - M .: Vyšší škola, 1978. - S. 17-21.
  2. ^ Patent USA č. 2 021 491, 19. listopadu 1935. Odpor elektrického pyrometru . Popis patentu na webu US Patent and Trademark Office .
  3. ↑ Informační portál "Teplota". Termistory . teploty.ru. Datum přístupu: 26. října 2016. Archivováno z originálu 26. října 2016.

Literatura