Termistorite tüübid, iseloomulikud detailid ja tööpõhimõte

Termistori nimi on mõeldud termotundliku takisti lühivormina. Termistori täielik vorm annab üldise ja üksikasjaliku idee toimingust, mis on termistori tunnuseks.

Autor: S. Prakash

Termistori kasutatavate seadmete erinevad tüübid hõlmavad laias valikus seadmeid, näiteks temperatuuriandureid ja elektroonilisi ahelaid, kus need tagavad temperatuuri kompenseerimise.

Ehkki termistori kasutamine pole nii tavaline kui tavalises vormis olevad transistorid, takistid ja kondensaatorid, kasutab elektrooniline väli termistore suures ulatuses.

Termistori vooluahela sümbol

Termistori tuvastamiseks kasutatav sümbol on oma vooluahela sümbol.

Termistori vooluahela sümbol koosneb alusest, mis koosneb tavalisest takisti ristkülikust koos diagonaaljoonega, mis läbib alust ja koosneb väikese suurusega vertikaalsest osast.

Skeemidel kasutatakse laialdaselt termistori vooluahela sümbolit.

Termistori tüübid

Termistori saab mitmel erineval viisil jagada erinevat tüüpi ja kategooriatesse.

Need liigitamise viisid põhinevad esiteks sellel, kuidas termistor reageerib soojuse mõjule.

Mõne kondensaatori takistus suureneb koos temperatuuri tõusuga, samas kui teist tüüpi termistorides täheldatakse vastupidist, mille tulemuseks on takistuse vähenemine.

Seda ideed saab laiendada termistori kõvera abil, mida saab kujutada lihtsa vormi võrrandiga:

Vastupidavuse ja temperatuuri suhe

ΔR = kx & ΔT

Ülaltoodud võrrand koosneb:

ΔR = täheldatud takistuse muutus

ΔT = täheldatud temperatuuri muutus

k = esimese järgu takistuse temperatuuritegur

Takistuse ja temperatuuri vahel on enamikul juhtudel mittelineaarne seos. Kuid resistentsuse ja temperatuuri mitmesuguste väikeste muutuste korral toimub ka suhte muutus, mida täheldatakse ja seos muutub lineaarseks.

“K” väärtus võib olla kas positiivne või negatiivne, sõltuvalt termistori tüübist.

NTC termistor (negatiivse temperatuuri koefitsiendi termistor): NTC termistori omadus võimaldab tal temperatuuri tõusuga vähendada oma takistust ja seeläbi on NTC termistori “k” tegur negatiivne.

PTC termistor (positiivse temperatuuri koefitsiendi termistor): NTC termistori omadus võimaldab tal temperatuuri tõusuga tõsta oma takistust ja seeläbi on NTC termistori “k” tegur positiivne.

Veel üks viis, kuidas termistorit saab eristada ja kategoriseerida peale takistuse muutmise tunnuse, sõltub termistori jaoks kasutatavast materjalitüübist. Kasutatavat materjali on kahte tüüpi:

Ühekristallilised pooljuhid

Ühendid, mis on oma olemuselt metallilised, näiteks oksiidid

Termistor: areng ja ajalugu

Temperatuuri muutustest tingitud takisti täheldatud variatsiooni fenomeni demonstreeriti XIX sajandi alguses.

Termistorit on tänaseni jätkatud mitmel viisil. Kuid enamus sellest termistorist kannatab selle puuduse all, et nad suudavad näidata vastupanu väga väikest varieeruvust, mis vastab suurele temperatuurivahemikule.

Pooljuhtide kasutamist eeldatakse tavaliselt termistorides, mis võimaldavad termistoridel näidata suuremaid takistuste erinevusi vastavalt suurele temperatuurivahemikule.

Termistori valmistamiseks kasutatavaid materjale on kahte tüüpi, sealhulgas metallilised ühendid, mis olid esimesed materjalid, mida termistori jaoks avastati.

1833. aastal avastas Faraday negatiivse temperatuurikoefitsiendi, mõõtes takistuse erinevusi hõbesulfiidi temperatuuri suhtes. Kuid metalliliste oksiidide kättesaadavus ulatus kaubanduslikult alles 1940. aastatel.

Ränitermistori ja kristallgermaaniumi termistori uurimine viidi läbi pärast Teist maailmasõda pooljuhtmaterjalide uurimise ajal.

Ehkki pooljuhid ja metalloksiidid on kahte tüüpi termistore, on nende kaetud temperatuurivahemikud erinevad ja seetõttu ei pea nad konkureerima.

Termistori koostis ja struktuur

Termistori kasutamiseks vajalike rakenduste põhjal otsustatakse termistori töötamiseks kasutatavate temperatuuride vahemiku suurus, kuju ja materjalitüüp.

Juhul, kui rakendused, kus tasane pind peab olema termistori kaudu pidevas kontaktis, on nendel juhtudel termistori kuju lamedad kettad.

Juhul, kui on olemas temperatuuri sondid, mille jaoks on vaja teha termistor, siis on termistori kuju vardade või helmestena. Seega suunavad termistori tegelikku füüsilist kuju nõuded, mis järgivad rakendusi, mille jaoks termistorit kasutatakse.

Temperatuurivahemik, mille jaoks kasutatakse metalloksiidi tüüpi termistorit, on 200–700 K.

Nende termistoride valmistamiseks kasutatav komponent on peene pulbri versioonis, mis paagutatakse ja surutakse kokku väga kõrgel temperatuuril.

Nende termistoride jaoks kõige sagedamini kasutatavate materjalide hulka kuuluvad nikkeloksiid, raudoksiid, mangaanoksiid, vaskoksiid ja koobaltoksiid.

Temperatuurid, mille jaoks pooljuhtristoreid kasutatakse, on väga madalad. Räni termistore kasutatakse harvemini kui germaaniumi termistore, mida kasutatakse laiemalt temperatuuride jaoks, mis jäävad alla vahemiku 100º absoluutsest nullist, st 100K.

Ränitermistori kasutamine on maksimaalselt temperatuuril 250K. Kui temperatuur tõuseb üle 250K, kogeb ränitermistor positiivsete temperatuurikoefitsientide seadistamist. Termistori tootmiseks kasutatakse üksikut kristalli, kusjuures kristalli dopinguga toimuv tase on 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Termistori rakendused

Termistorit saab kasutada paljude eri tüüpi rakenduste jaoks ja on palju muid rakendusi, milles neid leidub.

Termistori kõige atraktiivsem omadus, mis muudab need ahelates populaarseks, on see, et nende poolt vooluahelates pakutavad elemendid on väga tasuvad, kuna need toimivad tõhusalt ja on siiski saadaval odava hinnaga.

See, kas temperatuuri koefitsient on negatiivne või positiivne, määrab rakendused, milles termistorit saab kasutada.

Kui temperatuuri koefitsient on negatiivne, saab termistorit kasutada järgmistes rakendustes:

Väga madala temperatuuriga termomeetrid: termistore kasutatakse väga madala temperatuuri temperatuuri mõõtmiseks väga madala temperatuuriga termomeetrites.

Digitaalsed termostaadid: tänapäeva digitaalsed termostaadid kasutavad termistore laialt ja sageli.

Akuplokkide monitorid: NTC-termistoride abil jälgitakse akude temperatuuri kogu nende laadimise perioodi vältel.

Mõned tänapäeva tööstuses kasutatavad patareid, sealhulgas laialt kasutatavad liitium-ioonakud, on ülelaadimise suhtes tundlikud. Selliste akude korral näitab nende laadimisolekut tõhus temperatuur ja see võimaldab määrata aja, millal laadimistsükkel tuleb lõpetada.

Sisselöögikaitseseadmed: toiteallikates kasutatakse NTC termistorid seadmetena, mis piiravad sisselülitusvoolu.

NTC-termistorid, mis toimivad sissetõmbekaitseseadmetena, hoiavad ära suure vooluhulga sisselülitamise sisselülitamise hetkel ja tagavad kõrge takistuse esialgse taseme.

Pärast seda kuumeneb termistor ja seega väheneb selle tekitatud takistuse esialgne tase oluliselt, võimaldades vooluahela tavapärase töö ajal voolata suurtes kogustes voolu.

Selle rakenduse jaoks kasutatavad termistorid on konstrueeritud vastavalt ja seega on nende suurus suurem kui mõõtetüüpi termistoridel.

Kui temperatuuri koefitsient on positiivne, saab termistorit kasutada järgmistes rakendustes:

Voolupiirangud: Elektroonilised ahelad kasutavad PTC termistore voolu piiravate seadmete kujul.

PTC termistorid toimivad sagedamini kasutatava kaitsme alternatiivse seadmena. Kui seade normaalsetes tingimustes kogeb voolu, ei teki põhjendamatuid ega kõrvaltoimeid, mis tekivad väikestes kogustes.

Kuid kui voolu voolab läbi seadme väga suur, võib see põhjustada takistuse suurenemist, kuna soojus ei pruugi ümbruses hajuda, kuna seade ei pruugi seda teha.

Selle tulemusel tekib rohkem soojust, tekitades sellega positiivse tagasiside efekti. Seadet kaitseb selline kuumus ja voolu kõikumine, kuna takistuse suurenemisel täheldatakse voolu langust.

Termistoreid saab kasutada laias valikus. Termistore saab kasutada temperatuuri tajumiseks usaldusväärsel, odaval (kulutõhusal) ja lihtsal viisil.

Termistoreid kasutavate seadmete hulka kuuluvad termostaadid ja tulekahjusignalisatsioon. Termistore saab kasutada nii üksi kui ka teiste seadmete ühtsena. Viimasel juhul saab termistorit kasutada kõrge kraadi täpsuse tagamiseks, muutes selle Wheatstone'i silla osaks.

Samuti kasutatakse termistore temperatuuri kompenseerivate seadmete kujul.

Suures osas takistitest suureneb takistus, mida täheldatakse vastava temperatuuri tõusuga nende positiivse temperatuurikoefitsiendi tõttu.

Juhul, kui rakendused nõuavad suurt stabiilsuse nõuet, kasutatakse termistorit, millel on negatiivne temperatuurikoefitsient. See saavutatakse siis, kui vooluringis on termistor, et kompenseerida nende positiivse temperatuurikoefitsiendi tõttu tekitatud komponendi mõjusid.