Termisztor
A termisztor (termisztor, hőellenállás) egy félvezető eszköz , amelynek elektromos ellenállása a hőmérsékletétől függően változik [1] .
A termisztort Samuel Ruben találta fel 1930-ban [2] .
A termisztorok magas hőmérsékleti ellenállási együtthatóval (TCR) rendelkező anyagokból készülnek , amelyek általában nagyságrendekkel magasabbak, mint a fémek és fémötvözetek TCR-értéke .
A termisztorok kialakítása és típusai
A termisztor rezisztens eleme porkohászattal készül egyes fémek oxidjaiból , halogenidjéből , kalkogenidjéből , különféle kivitelben, például rudak, csövek, tárcsák, alátétek, gyöngyök, vékony lemezek és 1-től méretben. 10 mikrométertől néhány centiméterig .
Az ellenállás hőmérséklettől való függésének típusa szerint a termisztorokat negatív ( NTC - termisztorok, a "Negatív T hőmérsékleti együttható " szavakból ) és pozitívak ( PTC - termisztorok, a " pozitív T hőmérsékleti együttható " szavakból ) megkülönböztetik . vagy pozisztorok ) hőmérsékleti ellenállási együttható (vagy TKS). A pozisztorok ellenállása a hőmérséklet növekedésével nő; NTC termisztorok esetében a hőmérséklet emelkedése az ellenállásuk csökkenéséhez vezet.
A negatív TCR termisztorok ( NTC termisztorok) polikristályos átmenetifém-oxidok ( például MnO , Co Ox , NiO és CuO ) , A III B V típusú félvezetők , üveges, adalékolt félvezetők ( Ge és Si ) keverékéből készülnek , és egyéb anyagok. A PTC termisztorok BaTiO 3 alapú szilárd oldatokból készülnek , ami pozitív TCR-t ad.
A termisztorokat hagyományosan alacsony hőmérsékletű (170 K alatti hőmérsékleten történő működésre tervezték ), közepes hőmérsékletű (170-510 K) és magas hőmérsékletű (570 K feletti) termisztorok osztályozása . A termisztorok 900 és 1300 K közötti hőmérsékleten működnek.
A termisztorok különféle éghajlati körülmények között és jelentős mechanikai terhelés mellett is működhetnek. Idővel azonban, súlyos működési körülmények között, például hőciklus esetén, megváltoznak a kezdeti termoelektromos jellemzők, például:
- névleges (25 °C -on ) elektromos ellenállás;
- hőmérsékleti ellenállási együttható.
Vannak kombinált eszközök is, például indirekt fűtésű termisztorok. Ezekben az eszközökben egy termisztor és egy attól galvanikusan leválasztott fűtőelem egy házban van kombinálva , amely beállítja a termisztor hőmérsékletét, és ennek megfelelően az elektromos ellenállását. Az ilyen készülékek változó ellenállásként használhatók, amelyet egy ilyen kombinált készülék fűtőelemére adott feszültség szabályoz.
A hőmérsékletet a Steinhart-Hart egyenlet segítségével számítjuk ki :
![{\displaystyle {1 \over T}=A+B\ln(R)+C[\ln(R)]^{3))](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/647af0694e3c498e467ff43221e0c071ddb87a9a)
ahol T a hőmérséklet, K ;
R - ellenállás, Ohm ;
A, B, C - a kalibrálás során meghatározott termisztorállandók három, egymástól legalább 10 °C távolságra lévő hőmérsékleti ponton.
A "gyöngy" termisztorok, mint hőmérséklet-érzékelők egyik jelentős hátránya, hogy nem cserélhetők fel , és egyedi kalibrálást igényelnek [3] . Nincsenek szabványok, amelyek szabályoznák az ellenállás-hőmérséklet besorolásukat. A "lemezes" termisztorok cserélhetők, azonban a legjobb megengedett hiba nem kevesebb, mint 0,05 ° C a 0 és 70 ° C közötti tartományban. Egy tipikus 10 kΩ-os termisztor 0-100°C tartományban az alábbi értékekhez közeli együtthatókkal rendelkezik:
; ; .
A termisztorok működési módja és alkalmazása
A termisztorok működési módja a kiválasztott működési ponttól függ egy ilyen eszköz áram-feszültség karakterisztikáján (vagy CVC-n). A CVC viszont az eszközre alkalmazott hőmérséklettől és a termisztor tervezési jellemzőitől függ.
A CVC lineáris szakaszán beállított működési ponttal rendelkező termisztorok a hőmérséklet-változások szabályozására és az elektromos áramkörök hőmérséklet-változások következtében fellépő paramétereinek ( elektromos feszültség vagy elektromos áram ) kompenzálására szolgálnak. A CVC lefelé eső szakaszán beállított munkaponttal rendelkező termisztorok ("negatív ellenállással") indítórelékként, időrelékként , az elektromágneses sugárzás teljesítményét mérő és szabályozó rendszerekben mikrohullámú frekvenciákon (vagy mikrohullámokon), hőszabályozásban használatosak. és tűzjelző rendszerek, berendezésekben a folyékony és szemcsés közeg áramlásának szabályozása.
A leggyakoribbak a közepes hőmérsékletű termisztorok (-2,4 és -8,4% / K közötti hőmérsékletű TCR-rel), amelyek ellenállása széles tartományban van (1 és 10 6 Ohm között ).
Léteznek szilícium alapú, kis pozitív hőmérsékleti ellenállási együtthatójú (vagy TCR) termisztorok is (0,5-0,7% / K), amelyek ellenállása a lineárishoz közeli törvény szerint változik. Az ilyen termisztorokat hűtőrendszerekben és a tranzisztorok működési módjának hőmérséklet-stabilizálásában használják különféle elektronikus rendszerekben .
A PTC termisztorokat önszabályozó fűtőelemként is használják, amelyek ellenállása saját hőmérsékletük emelkedésével nő (PTC fűtő). Az ilyen fűtőelem soha nem melegszik túl, és hajlamos állandó hőmérsékletet tartani a Curie-pont közelében . A hőmérséklet állandóan tartható, miközben széles feszültség- és környezeti hőmérséklet-tartományban működik. A hőteljesítmény ebben az esetben a hőelvonás hatékonyságától függ. Minél hatékonyabban távolítják el a hőt, annál nagyobb a posztoros fűtőelem hőteljesítménye, az áramfelvétel is nagyobb.
Lásd még
Jegyzetek
- ↑ V. G. Geraszimov, O. M. Knyazkov, A. E. Krasznopolszkij, V. V. Szuhorukov . Az ipari elektronika alapjai. - M .: Felsőiskola, 1978. - S. 17-21.
- ^ 2 021 491 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom, 1935. november 19. Elektromos pirométer ellenállása . A szabadalom leírása az Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegyhivatalának honlapján .
- ↑ "Hőmérséklet" információs portál. Termisztorok . temperatures.ru. Hozzáférés időpontja: 2016. október 26. Az eredetiből archiválva : 2016. október 26.
Irodalom
- Sheftel I. T. Termisztorok.
- McLean E.D. Termisztorok.
- Shashkov A.G. Termisztorok és alkalmazásaik.
- Pasynkov VV, Chirkin LK Félvezető eszközök: Tankönyv egyetemek számára. - 4. revízió. és további szerk. - M . : Felsőiskola, 1987. - S. 401-407. — 479 p. — 50.000 példány.