Termistorityypit, ominaispiirteet ja toimintaperiaate

Termistorin nimi on suunniteltu lyhyeksi muodoksi 'lämpöherkälle vastukselle'. Termistorin koko muoto tarjoaa yleisen ja yksityiskohtaisen kuvan toiminnasta, joka on termistorin ominaisuus.

Kirjoittaja: S. Prakash

Eri tyyppiset laitteet, joissa termistoria käytetään, sisältävät laajan valikoiman laitteita, kuten lämpötila-antureita ja elektronisia piirejä, joissa ne tarjoavat lämpötilakompensoinnin.

Vaikka termistorin käyttö ei ole yhtä yleistä kuin tavallisen muodon transistorit, vastukset ja kondensaattorit, elektroninen kenttä käyttää termistoreita suuressa mittakaavassa.

Termistoripiirin symboli

Symboli, jota termistori käyttää tunnistamiseen, on oma piirisymboli.

Termistorin piirisymboli koostuu alustasta, joka koostuu tavallisesta vastuksen suorakulmiosta, sekä diagonaalilinjan, joka kulkee alustan läpi ja koostuu pienestä pystysuorasta osasta.

Kytkentäkaavioissa käytetään laajasti termistorin piirisymbolia.

Termistorin tyypit

Termistori voidaan jakaa erityyppisiin ja luokkiin useilla eri tavoilla.

Nämä luokittelutavat perustuvat ensinnäkin tapaan, jolla termistori reagoi lämmön altistumiseen.

Joidenkin kondensaattoreiden vastus kasvaa lämpötilan noustessa, kun taas muuntyyppisissä termistoreissa havaitaan päinvastainen, mikä johtaa vastuksen vähenemiseen.

Tätä ajatusta voidaan laajentaa termistorin käyrällä, joka voidaan kuvata yksinkertaisen muodon yhtälöllä:

Vastuksen ja lämpötilan suhde

ΔR = k x & ΔT

Yllä oleva yhtälö koostuu:

ΔR = havaittu resistanssin muutos

ΔT = havaittu lämpötilan muutos

k = ensiluokkaisen resistanssin lämpötilakerroin

Vastuksen ja lämpötilan välillä on epälineaarinen suhde useimmissa tapauksissa. Mutta vastuksen ja lämpötilan pienien muutosten myötä myös suhteessa tapahtuu muutos, joka havaitaan ja suhteesta tulee luonteeltaan lineaarinen.

K: n arvo voi olla joko positiivinen tai negatiivinen termistorin tyypistä riippuen.

NTC-termistori (negatiivinen lämpötilakerroin-termistori): NTC-termistorin ominaisuus mahdollistaa sen, että se voi vähentää vastustaan ​​lämpötilan noustessa ja siten NTC-termistorin 'k' -kerroin on negatiivinen.

PTC-termistori (positiivinen lämpötilakerroin-termistori): NTC-termistorin ominaisuuden ansiosta se voi lisätä vastustaan ​​lämpötilan nousulla ja siten NTC-termistorin 'k' -kerroin on positiivinen.

Toinen tapa, jolla termistori voidaan erottaa ja luokitella sen vastusmuutosominaisuuden lisäksi, riippuu termistorille käytettävästä materiaalityypistä. Käytettävä materiaali on kahta päätyyppiä:

Yksikiteiset puolijohteet

Luonnostaan ​​metalliset yhdisteet, kuten oksidit

Termistori: Kehitys ja historia

Vastuksen havaittu vaihteluilmiö lämpötilan muutosten vuoksi osoitettiin 1800-luvun alkupuolella.

On monia tapoja, joilla termistoria on käytetty edelleen tähän päivään saakka. Mutta suurin osa tästä termistorista kärsii haittapuolesta, että ne pystyvät osoittamaan hyvin pienen vaihtelun resistanssissa vastaamaan suurta lämpötila-aluetta.

Puolijohteiden käyttö sisältyy yleensä termistoreihin, jotka antavat termistoreille mahdollisuuden näyttää suurempia resistanssin vaihteluita vasten suurta lämpötila-aluetta.

Termistorin valmistuksessa käytetyt materiaalit ovat kahta tyyppiä, mukaan lukien metalliset yhdisteet, jotka olivat ensimmäisiä materiaaleja, jotka löydettiin termistorille.

Vuonna 1833 Faraday löysi negatiivisen lämpötilakertoimen mittaamalla vastuksen vaihtelua hopeasulfidin lämpötilaan nähden. Mutta metallioksidien saatavuus suuressa mittakaavassa tapahtui kaupallisesti vasta 1940-luvulla.

Piin termistorin ja kidegermanium-termistorin tutkimus tehtiin toisen maailmansodan jälkeen, kun puolijohdemateriaaleja tutkittiin.

Vaikka puolijohde ja metallioksidit ovat kahta termistorityyppiä, niiden peittämät lämpötila-alueet ovat erilaiset, joten niiden ei tarvitse kilpailla.

Termistorin koostumus ja rakenne

Niiden sovellusten perusteella, joissa termistoria on käytettävä, päätetään yhdessä sen lämpötila-alueen kanssa, jolla termistoria käytetään, termistorin koot, muodot ja materiaalityyppi.

Jos sovelluksissa, joissa tasaisen pinnan on oltava jatkuvasti kosketuksessa termistorin kanssa, on termistorin muoto näissä tapauksissa litteitä levyjä.

Siinä tapauksessa on lämpötila-antureita, joille termistori on valmistettava, sitten termistorin muoto on sauvojen tai helmien muodossa. Siten vaatimukset, jotka ovat kiinni sovelluksissa, joissa termistoria käytetään, ohjaavat termistorin todellisen fyysisen muodon.

Lämpötila-alue, jolle metallimetallityyppistä termistoria käytetään, on 200-700 K.

Komponentti, jota käytetään näiden termistoreiden valmistukseen, löytyy hienojauheen versiosta, joka sintrataan ja puristetaan erittäin korkeassa lämpötilassa.

Näihin termistoreihin yleisimmin käytettyjä materiaaleja ovat nikkelioksidi, rautaoksidi, mangaanioksidi, kuparioksidi ja kobolttioksidi.

Lämpötilat, joihin puolijohdetermistoreja käytetään, ovat hyvin alhaiset. Piin termistoreja käytetään harvemmin kuin germanium-termistoreja, joita käytetään laajemmin lämpötiloissa, jotka ovat alle 100 º: n absoluuttisen nollan eli 100 K: n.

Lämpötila, johon piitermistoria voidaan käyttää, on korkeintaan 250 K. Jos lämpötila nousee yli 250 K, piitermistori kokee positiivisten lämpötilakerrointen asettamisen. Yksikiteistä käytetään termistorin valmistamiseen, jossa taso, jolla kiteen seostaminen suoritetaan, on 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Termistorin sovellukset

Termistoria voidaan käyttää moniin erilaisiin sovelluksiin, ja on monia muita sovelluksia, joissa niitä esiintyy.

Termistorin houkuttelevin piirre, joka tekee niistä suosittuja piireissä, on se, että piirien tarjoamat elementit ovat erittäin kustannustehokkaita, koska ne toimivat tehokkaasti ja ovat silti saatavilla halpaan hintaan.

Se, että lämpötilakerroin on negatiivinen vai positiivinen, määrää sovellukset, joissa termistoria voidaan käyttää.

Jos lämpötilakerroin on negatiivinen, termistoria voidaan käyttää seuraaviin sovelluksiin:

Hyvin matalan lämpötilan lämpömittarit: Termistoreita käytetään mittaamaan hyvin matalan lämpötilan lämpömittareissa, joissa on erittäin matala lämpötila.

Digitaaliset termostaatit: Nykyajan digitaaliset termostaatit käyttävät termistoreja laajasti ja yleisesti.

Akkupakettimonitorit: Akkujen lämpötilaa seurataan koko latausaikana NTC-termistoreilla.

Jotkut nykyajan teollisuudessa käytetyistä paristoista ovat herkkiä ylilataukselle, mukaan lukien laajalti käytetyt litiumioniakut. Tällaisissa akuissa niiden lataustila osoitetaan tehokkaasti lämpötilalla ja siten voidaan määrittää aika, jolloin lataussykli on lopetettava.

Roiskesuojalaitteet: Virransyöttöpiirit käyttävät NTC-termistorit laitteiden muodossa, joka rajoittaa käynnistysvirtaa.

NTC-termistorit, jotka toimivat käynnistyksenestolaitteina, estävät suurten virtamäärien virtauksen käynnistyskohdassa ja tarjoamalla aluksi korkean vastuksen.

Tämän jälkeen termistori lämpenee ja siten sen aikaansaama vastuksen alkutaso laskee oleellisesti, mikä sallii suurten virtamäärien virtauksen piirin normaalin toiminnan aikana.

Tätä sovellusta varten käytetyt termistorit on suunniteltu vastaavasti ja siten niiden koko on suurempi kuin mittaustyyppisiin termistoreihin.

Jos lämpötilakerroin on positiivinen, termistoria voidaan käyttää seuraaviin sovelluksiin:

Virranrajoittimet: Elektroniset piirit käyttävät PTC-termistoreita virranrajoittimien muodossa.

PTC-termistorit toimivat vaihtoehtona yleisemmin käytetylle sulakkeelle. Pienissä määrissä syntyvästä lämmöstä ei aiheudu kohtuuttomia tai sivuvaikutuksia, kun laite kokee virran normaalissa tilassa.

Mutta jos virran virtaus laitteen läpi on hyvin suuri, se voi johtaa vastuksen lisääntymiseen, koska lämpöä ei välttämättä haihtu ympäristöön, koska laite ei ehkä pysty siihen.

Tämän seurauksena syntyy enemmän lämpöä ja siten syntyy positiivisen palautteen vaikutus. Laite on suojattu tällaisella lämmöllä ja virran vaihteluilla, koska virran lasku havaitaan, kun vastus kasvaa.

Termistoreja voidaan käyttää laajasti. Termistoreita voidaan käyttää lämpötilojen tunnistamiseen luotettavalla, halvalla (kustannustehokkaalla) ja yksinkertaisella tavalla.

Eri laitteita, joissa termistoreita voidaan käyttää, ovat termostaatit ja palohälyttimet. Termistoreita voidaan käyttää yksinään yhdessä muiden laitteiden kanssa. Jälkimmäisessä tapauksessa termistoria voidaan käyttää tuottamaan korkean asteen tarkkuus tekemällä siitä osa Wheatstonen siltaa.

Termistoreita käytetään myös lämpötilan kompensointilaitteiden muodossa.

Suuressa osassa vastuksia on vastuksen lisääntyminen, joka havaitaan vastaavan lämpötilan nousun ansiosta niiden positiivisesta lämpötilakertoimesta.

Siinä tapauksessa, että sovellusten vakavuusvaatimus on korkea, käytetään termistoria, jolla on negatiivinen lämpötilakerroin. Tämä saavutetaan, kun piiri sisältää termistorin, jotta voidaan kompensoida komponentin positiivisen lämpötilakertoimen aiheuttamia vaikutuksia.