Tipuri de termistori, detalii caracteristice și principiul de lucru

Numele termistorului a fost conceput ca o formă scurtă pentru „rezistorul sensibil la temperatură”. Forma completă a termistorului oferă o idee generală și detaliată a acțiunii care este caracteristica termistorului.

De: S. Prakash

Diferitele tipuri de dispozitive în care se utilizează termistorul includ o gamă largă de dispozitive, cum ar fi senzori de temperatură și circuite electronice, unde oferă compensare a temperaturii.

Deși utilizarea termistorului nu este la fel de obișnuită ca tranzistoarele, rezistoarele și condensatoarele de formă obișnuită, câmpul electronic folosește termistoarele la scară largă.

Simbolul circuitului termistorului

Simbolul folosit de termistor pentru recunoașterea sa este simbolul circuitului său.

Simbolul circuitului unui termistor constă dintr-o bază care este alcătuită dintr-un dreptunghi standard de rezistență, împreună cu o linie diagonală care trece prin bază și constă dintr-o secțiune verticală de dimensiuni mici.

Diagramele circuitelor utilizează pe scară largă simbolul circuitului termistorului.

Tipuri de termistor

Termistorul poate fi împărțit în diferite tipuri și categorii pe baza mai multor moduri diferite.

Aceste modalități prin care acestea trebuie clasificate se bazează mai întâi pe modul în care termistorul reacționează la expunerea la căldură.

Rezistența unora dintre condensatori crește odată cu creșterea temperaturii, în timp ce opusul este observat la celelalte tipuri de termistor, rezultând scăderea rezistenței.

Această idee poate fi extinsă prin curba termistorului care poate fi descrisă printr-o ecuație de formă simplă:

Relația dintre rezistență și temperatură

ΔR = k x & ΔT

Ecuația de mai sus constă din:

ΔR = Schimbarea rezistenței observată

ΔT = Schimbarea temperaturii observată

k = coeficient de temperatură de rezistență de ordinul întâi

Există o relație neliniară între rezistență și temperatură în majoritatea cazurilor. Dar odată cu diferitele mici modificări ale rezistenței și temperaturii, există și o schimbare a relației care se observă și relația devine liniară în natură.

Valoarea „k” poate fi fie pozitivă, fie negativă, în funcție de tipul termistorului.

Termistor NTC (termistor negativ cu coeficient de temperatură): Proprietatea termistorului NTC îi permite să-și reducă rezistența odată cu creșterea temperaturii și, prin urmare, factorul „k” pentru termistorul NTC este negativ.

Termistor PTC (termistor cu coeficient de temperatură pozitivă): Proprietatea termistorului NTC îi permite să-și mărească rezistența odată cu creșterea temperaturii și, prin urmare, factorul „k” pentru termistorul NTC este pozitiv.

Un alt mod în care termistorul poate fi diferențiat și clasificat în afară de caracteristica de schimbare a rezistenței este dependent de tipul de material utilizat pentru termistor. Materialul utilizat este de două tipuri majore:

Semiconductori monocristali

Compuși care sunt de natură metalică, cum ar fi oxizii

Termistor: dezvoltare și istorie

Fenomenul variației observat la rezistență din cauza schimbărilor de temperatură a fost demonstrat la începutul secolului al XIX-lea.

Există multe moduri în care termistorul a continuat să fie utilizat până în prezent. Dar majoritatea acestui termistor suferă de dezavantajul că sunt capabili să prezinte variații foarte mici ale rezistenței în corespondență cu intervalul mare de temperatură.

Utilizarea semiconductoarelor este, în general, implicată în termistori care permit termistorilor să prezinte variații mai mari de rezistență în corespondență cu intervalul mare de temperatură.

Materialele utilizate pentru fabricarea termistorului sunt de două tipuri, inclusiv compușii metalici care au fost primele materiale descoperite pentru termistor.

În 1833, măsurând variația rezistenței în raport cu temperatura sulfurii de argint, Faraday a descoperit coeficientul de temperatură negativ. Dar disponibilitatea oxizilor metalici la scară largă a avut loc comercial doar în anii 1940.

Investigația termistorului de siliciu și a termistorului de cristal-germaniu au fost efectuate după cel de-al doilea război mondial, în timp ce se făcea studiul materialelor semiconductoare.

Deși semiconductorii și oxizii metalici sunt două tipuri de termistor, intervalele de temperatură acoperite de acestea sunt diferite și, prin urmare, nu trebuie să concureze.

Compoziția și structura termistorului

Pe baza aplicațiilor în care termistorul trebuie utilizat împreună cu intervalul intervalului de temperatură peste care termistorul va opera dimensiunile, formele și tipul de material utilizat pentru fabricarea termistorului este decis.

În cazul în care aplicațiile în care suprafața plană trebuie să fie în contact constant de către termistor, forma termistorului în aceste cazuri este de discuri plate.

În cazul în care există sonde de temperatură pentru care trebuie realizat termistorul, atunci forma termistorului este sub formă de tije sau margele. Astfel, cerințele care sunt aderente la aplicațiile pentru care va fi utilizat termistorul direcționează forma fizică reală a termistorului.

Intervalul de temperatură pentru care se utilizează termistorul de tip oxid metalic este de 200-700 K.

Componenta utilizată pentru fabricarea acestor termistori se găsește în versiunea unei pulberi fine care este sinterizată și comprimată la o temperatură foarte ridicată.

Materialele care sunt cel mai frecvent utilizate pentru aceste termistori includ oxid de nichel, oxid feric, oxid de mangan, oxid de cupru și oxid de cobalt.

Temperaturile pentru care sunt utilizate termistoarele semiconductoare sunt foarte scăzute. Termistorii cu siliciu sunt utilizați mai rar decât termistorii cu germaniu, care sunt utilizați mai mult pentru temperaturile care se situează sub intervalul de 100 ° de zero absolut, adică 100K.

Temperatura pentru care se poate face utilizarea termistorului cu siliciu este de maximum 250K. Dacă temperatura crește mai mult de 250K, atunci termistorul cu siliciu experimentează setarea coeficienților de temperatură pozitivi. Un singur cristal este utilizat pentru fabricarea termistorului în care nivelul la care se efectuează dopajul cristalului este de 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Aplicații ale termistorului

Termistorul poate fi utilizat pentru multe tipuri diferite de aplicații și există multe alte aplicații în care se găsesc.

Cea mai atractivă caracteristică a termistorului, care le face populare pentru a fi utilizate în circuite, este că elementele furnizate de aceștia în circuite sunt foarte rentabile, deoarece funcționează eficient și totuși sunt disponibile la prețuri ieftine.

Faptul că dacă coeficientul de temperatură este negativ sau pozitiv determină aplicațiile în care poate fi utilizat termistorul.

În cazul în care coeficientul de temperatură este negativ, termistorul poate fi utilizat pentru următoarele aplicații:

Termometre cu temperatură foarte scăzută: termistoarele sunt utilizate pentru a măsura temperatura nivelurilor foarte scăzute în termometrele cu temperatură foarte scăzută.

Termostate digitale: Termostatele digitale din zilele noastre folosesc termistoarele pe scară largă și frecvent.

Monitoare de baterii: temperatura acumulatorilor pe toată perioada în care sunt încărcate este monitorizată prin utilizarea termistorelor NTC.

Unele dintre bateriile utilizate în industria modernă sunt sensibile la supraîncărcare, inclusiv bateriile Li-ion utilizate pe scară largă. În astfel de baterii, starea lor de încărcare este indicată efectiv de temperatură, permițând astfel determinarea timpului în care ciclul de încărcare trebuie încheiat.

Dispozitive de protecție la viteză: circuitele de alimentare utilizează Termistori NTC sub formă de dispozitive care limitează curentul în viteză.

Termistorii NTC acționează în timp ce funcționează ca dispozitive de protecție în timp ce împiedică fluxul de cantități mari de curent la punctul de pornire și oferind un nivel inițial de rezistență ridicată.

După aceasta, termistorul se încălzește și astfel nivelul inițial de rezistență oferit de acesta scade substanțial, permițând astfel fluxul unor cantități mari de curent în timpul funcționării normale a circuitului.

Termistorii utilizați în scopul acestei aplicații sunt proiectați în consecință și, prin urmare, dimensiunea lor este mai mare în comparație cu termistoarele de tip măsurare.

În cazul în care coeficientul de temperatură este pozitiv, termistorul poate fi utilizat pentru următoarele aplicații:

Dispozitive de limitare a curentului: Circuitele electronice utilizează termistoarele PTC sub formă de dispozitive de limitare a curentului.

Termistorii PTC acționează ca un dispozitiv alternativ pentru siguranța cea mai frecvent utilizată. Nu există efecte nedorite sau secundare cauzate de căldura generată în cantități mici atunci când dispozitivul experimentează un flux de curent în condiții normale.

Dar, în cazul în care fluxul de curent prin dispozitiv este foarte mare, atunci poate duce la creșterea rezistenței, deoarece căldura nu poate fi disipată în împrejurimi, deoarece dispozitivul poate fi incapabil să o facă.

Acest lucru are ca rezultat generarea de mai multă căldură, producând astfel un fenomen de efect de feedback pozitiv. Dispozitivul este protejat de o astfel de căldură și fluctuații de curent, deoarece scăderea curentului se observă atunci când crește rezistența.

Aplicațiile în care pot fi utilizate termistori sunt de o gamă largă. Termistorii pot fi utilizați pentru a detecta temperaturile într-un mod fiabil, ieftin (rentabil) și simplu.

Diferitele dispozitive în care pot fi utilizate termistoarele includ termostate și alarme de incendiu. Termistorii pot fi folosiți singuri și împreună la unisonul altor dispozitive. În acest din urmă caz, termistorul poate fi utilizat pentru a oferi precizie de grade ridicate făcându-l parte din Podul Wheatstone.

De asemenea, termistoarele sunt utilizate sub formă de dispozitive de compensare a temperaturii.

Într-un procent mare din rezistențe, există o creștere a rezistenței care se observă cu o creștere corespunzătoare a temperaturii datorită coeficientului lor de temperatură pozitivă.

În cazul în care există o cerință ridicată de stabilitate de către aplicații, se folosește termistorul care are coeficient de temperatură negativ. Acest lucru se realizează atunci când circuitul încorporează termistorul pentru a contracara efectele componentei produse datorită coeficientului lor de temperatură pozitivă.