Termistor

Termistorul (termistor, rezistență termică) este un dispozitiv semiconductor , a cărui rezistență electrică variază în funcție de temperatura sa [1] .

Termistorul a fost inventat de Samuel Ruben în 1930 [2] .

Termistorii sunt fabricați din materiale cu un coeficient de rezistență la temperatură ridicat (TCR), care este de obicei cu ordine de mărime mai mare decât TCR-ul metalelor și aliajelor metalice .

Design și tipuri de termistori

Elementul rezistiv al termistorului este realizat prin metalurgia pulberilor din oxizi , halogenuri , calcogenuri ale unor metale, în diferite modele, de exemplu, sub formă de tije, tuburi, discuri, șaibe, margele, plăci subțiri și dimensiuni de la 1- 10 micrometri până la câțiva centimetri .

După tipul de dependență a rezistenței de temperatură, termistorii se disting cu negativi ( NTC - termistori, din cuvintele „ Coeficient de temperatură negativă ”) și pozitivi ( PTC - termistori, din cuvintele „ C oeficient de temperatură pozitivă ” sau pozistori ) coeficientul de temperatură al rezistenței (sau TKS). La pozistori, rezistența lor crește odată cu creșterea temperaturii; pentru termistorii NTC , o creștere a temperaturii duce la o scădere a rezistenței lor.

Termistorii negativi TCR (termistori NTC ) sunt fabricați dintr-un amestec de oxizi de metal tranzițional policristalini ( de exemplu, MnO , Co Ox , NiO și CuO ) , semiconductori de tip A III B V , semiconductori sticloși, dopați ( Ge și Si ), si alte materiale. Termistorii PTC sunt fabricați din soluții solide pe bază de BaTiO3 , care dă un TCR pozitiv .

În mod convențional, termistorii sunt clasificați ca temperatură joasă (proiectată pentru a funcționa la temperaturi sub 170 K ), temperatură medie (de la 170 la 510 K) și temperatură înaltă (peste 570 K). Termistorii sunt disponibili pentru funcționare la temperaturi de la 900 la 1300 K.

Termistorii sunt capabili să funcționeze în diferite condiții climatice și sub sarcini mecanice semnificative. Cu toate acestea, de-a lungul timpului, în condiții severe de funcționare, de exemplu, ciclul termic, are loc o modificare a caracteristicilor sale termoelectrice inițiale, cum ar fi:

Există și dispozitive combinate, precum termistorii cu încălzire indirectă. În aceste dispozitive, un termistor și un element de încălzire izolat galvanic de acesta sunt combinate într-o singură carcasă , care stabilește temperatura termistorului și, în consecință, rezistența sa electrică. Astfel de aparate pot fi utilizate ca rezistență variabilă controlată de tensiunea aplicată elementului de încălzire al unui astfel de aparat combinat.

Temperatura este calculată folosind ecuația Steinhart-Hart :

unde T este temperatura, K ;
R - rezistență, Ohm ;
A, B, C - constantele termistorului determinate în timpul calibrării la trei puncte de temperatură distanțate la cel puțin 10 °C.

Unul dintre dezavantajele semnificative ale termistorilor „cu bile” ca senzori de temperatură este că nu sunt interschimbabili și necesită calibrare individuală [3] . Nu există standarde care să le reglementeze evaluarea rezistenței-temperatură. Termistorii „disc” pot fi interschimbați, cu toate acestea, cea mai bună eroare admisă nu este mai mică de 0,05 ° C în intervalul de la 0 la 70 ° C. Un termistor tipic de 10 kΩ în intervalul 0-100°C are coeficienți apropiati de următoarele valori:

; ; .

Modul de funcționare a termistorilor și aplicarea acestora

Modul de funcționare al termistorilor depinde de punctul de funcționare selectat de caracteristica curent-tensiune (sau CVC) a unui astfel de dispozitiv. La rândul său, CVC depinde de temperatura aplicată dispozitivului și de caracteristicile de proiectare ale termistorului.

Termistorii cu un punct de funcționare setat pe secțiunea liniară a CVC sunt utilizați pentru a controla schimbările de temperatură și pentru a compensa parametrii ( tensiune electrică sau curent electric ) ai circuitelor electrice care au apărut ca urmare a schimbărilor de temperatură. Termistorii cu un punct de lucru setat pe secțiunea descendentă a CVC (cu „rezistență negativă”) sunt utilizați ca relee de pornire, relee de timp, în sisteme de măsurare și control al puterii radiațiilor electromagnetice la frecvențe de microunde (sau microunde), control termic si sisteme de alarmare de incendiu, in instalatii de control al fluxului de medii lichide si granulare.

Cele mai comune sunt termistoarele de temperatură medie (cu o temperatură TCR de la -2,4 la -8,4% / K), care au o gamă largă de rezistențe (de la 1 la 10 6 Ohm ).

Există, de asemenea, termistori cu un coeficient de temperatură pozitiv mic de rezistență (sau TCR) (de la 0,5 la 0,7% / K) realizate pe bază de siliciu , a căror rezistență se modifică conform unei legi apropiate de liniară. Astfel de termistori sunt utilizați în sistemele de răcire și stabilizarea temperaturii modurilor de funcționare a tranzistoarelor din diferite sisteme electronice .

De asemenea, termistorii PTC sunt utilizați ca elemente de încălzire cu autoreglare, a căror rezistență crește odată cu creșterea propriei temperaturi (încălzitor PTC). Un astfel de element de încălzire nu se va supraîncălzi niciodată și va tinde să mențină o temperatură constantă aproape de punctul Curie . Temperatura poate fi menținută constantă în timpul funcționării pe o gamă largă de tensiuni și temperaturi ambientale. Puterea termică în acest caz depinde de eficiența eliminării căldurii. Cu cât căldura este îndepărtată mai eficient, cu atât puterea termică a încălzitorului cu pozistori este mai mare, respectiv consumul de curent este de asemenea mai mare.

Vezi și

Note

  1. ↑ V. G. Gerasimov, O. M. Knyazkov, A. E. Krasnopolsky, V. V. Sukhorukov . Fundamentele electronicii industriale. - M .: Liceu, 1978. - S. 17-21.
  2. ^ Brevet S.U.A. nr. 2.021.491, 19 noiembrie 1935. Rezistența pirometrului electric . Descrierea brevetului pe site-ul Oficiului pentru Brevete și Mărci din SUA .
  3. ↑ Portal de informații „Temperatura”. Termistori . temperaturile.ru. Data accesului: 26 octombrie 2016. Arhivat din original pe 26 octombrie 2016.

Literatură