Motstanden til enhver leder avhenger generelt av temperaturen. Motstanden til metaller øker med varme. Fra et fysikksynspunkt forklares dette med en økning i amplituden til termiske vibrasjoner av elementene i krystallgitteret og en økning i motstanden mot bevegelse av en rettet elektronstrøm. Motstanden til elektrolytter og halvledere avtar ved oppvarming - dette forklares av andre prosesser.
Innhold
Hvordan termistoren fungerer
I mange tilfeller er fenomenet temperaturavhengighet av motstand skadelig. Så den lave motstanden til glødetråden til en glødelampe i kald tilstand forårsaker en utbrenthet i øyeblikket den slås på. Endring av verdien av motstanden til faste motstander under oppvarming eller kjøling fører til en endring i kretsens parametere.
Utviklere sliter med dette fenomenet, motstander produseres med redusert TCR - motstandens temperaturkoeffisient. Slike varer er dyrere enn vanlig. Men det er slike elektroniske komponenter der motstandens avhengighet av temperatur er uttalt og normalisert. Disse elementene kalles termistorer (termiske motstander) eller termistorer.
Typer og enhet av termistorer
Termistorer kan deles inn i to store grupper i henhold til deres respons på temperaturendringer:
- hvis motstanden synker ved oppvarming, kalles slike termistorer NTC termistorer (med negativ temperaturkoeffisient av motstand);
- hvis motstanden øker under oppvarming, har termistoren en positiv TCR (PTC-karakteristikk) - slike elementer kalles også stillere.
Type termistor bestemmes av egenskapene til materialene som termistorene er laget av. Ved oppvarming øker metaller motstanden, derfor produseres termiske motstander med positiv TCR på basis av deres (mer presist på grunnlag av metalloksider). Halvledere har et omvendt forhold, så NTC-elementer er laget av dem. Termisk avhengige elementer med negativ TCR kan teoretisk lages på grunnlag av elektrolytter, men dette alternativet er ekstremt upraktisk i praksis. Hans nisje er laboratorieforskning.
Utformingen av termistorer kan være forskjellig. De produseres i form av sylindre, perler, skiver, etc. med to utganger (som konvensjonell motstand). Du kan velge den mest praktiske formen for installasjon på arbeidsplassen.
Hovedtrekk
Den viktigste egenskapen til enhver termistor er dens temperaturkoeffisient for motstand (TCR).Den viser hvor mye motstanden endres ved oppvarming eller avkjøling med 1 grad Kelvin.
Selv om endringen i temperatur, uttrykt i grader Kelvin, er lik endringen i grader Celsius, brukes Kelvin fortsatt i egenskapene til termisk motstand. Dette skyldes den utbredte bruken av Steinhart-Hart-ligningen i beregninger, og den inkluderer temperatur i K.
TCR er negativ for NTC termistorer og positiv for PTC termistorer.
En annen viktig egenskap er den nominelle motstanden. Dette er motstandsverdien ved 25°C. Når du kjenner til disse parametrene, er det lett å bestemme anvendeligheten av termisk motstand for en bestemt krets.
Også for bruk av termistorer er egenskaper som nominell og maksimal driftsspenning viktige. Den første parameteren bestemmer spenningen som elementet kan fungere ved i lang tid, og den andre - spenningen over hvilken ytelsen til den termiske motstanden ikke er garantert.
For posistorer er en viktig parameter referansetemperaturen - punktet på grafen for avhengigheten av motstand på oppvarming, der karakteristikken endres. Den definerer arbeidsområdet til PTC-motstanden.
Når du velger en termistor, må du ta hensyn til temperaturområdet. Utenfor området spesifisert av produsenten, er dets egenskaper ikke standardisert (dette kan føre til feil i driften av utstyret) eller termistoren er generelt ubrukelig der.
Betinget grafisk betegnelse
På diagrammene kan termistorens UGO avvike litt, men hovedtegnet på den termiske motstanden er symbolet t ved siden av rektangelet som symboliserer motstanden.Uten dette symbolet er det umulig å fastslå hva motstanden avhenger av - lignende UGOer har f.eks. varistorer (motstanden bestemmes av den påførte spenningen) og andre elementer.
Noen ganger brukes en ekstra betegnelse på UGO, som bestemmer kategorien til termistoren:
- NTC for elementer med negativ TCS;
- PTC for posister.
Denne egenskapen er noen ganger indikert med piler:
- ensrettet for PTC;
- flerveis for NTC.
Bokstavbetegnelsen kan være forskjellig - R, RK, TH, etc.
Hvordan sjekke termistoren for ytelse
Den første kontrollen av termistoren er å måle den nominelle motstanden med et konvensjonelt multimeter. Hvis målingen utføres ved romtemperatur, som ikke er veldig forskjellig fra +25 ° C, bør den målte motstanden ikke avvike vesentlig fra det som er angitt på saken eller i dokumentasjonen.
Hvis omgivelsestemperaturen er høyere eller lavere enn den angitte verdien, må det foretas en liten korreksjon.
Du kan prøve å ta temperaturkarakteristikken til termistoren - for å sammenligne den med den som er spesifisert i dokumentasjonen eller for å gjenopprette den for et element av ukjent opprinnelse.
Det er tre temperaturer tilgjengelig for å lage med tilstrekkelig nøyaktighet uten måleinstrumenter:
- smeltende is (kan tas i kjøleskapet) - ca 0 ° C;
- menneskekroppen - ca 36 ° C;
- kokende vann - ca 100 ° C.
Fra disse punktene kan du tegne en omtrentlig avhengighet av motstand på temperatur, men for posistorer fungerer dette kanskje ikke - på grafen til deres TKS er det områder der R ikke bestemmes av temperatur (under referansetemperaturen).Hvis det er et termometer, kan du ta en karakteristikk på flere punkter - ved å senke termistoren i vann og varme den opp. Hver 15 ... 20 grader er det nødvendig å måle motstanden og plotte verdien på grafen. Hvis du trenger å ta parametere over 100 grader, i stedet for vann, kan du bruke olje (for eksempel bil - motor eller girkasse).
Figuren viser typiske avhengigheter av motstand på temperatur - en heltrukket linje for PTC, en stiplet linje for NTC.
Der det er aktuelt
Den mest åpenbare bruken av termistorer er som temperatursensorer. Både NTC- og PTC-termistorer er egnet for dette formålet. Det er bare nødvendig å velge et element i henhold til arbeidsområdet og ta hensyn til karakteristikken til termistoren i måleenheten.
Du kan bygge et termisk relé - når motstanden (mer presist, spenningsfallet over den) sammenlignes med en gitt verdi, og når terskelen overskrides, bytter utgangen. En slik enhet kan brukes som en termisk kontrollenhet eller en branndetektor. Opprettelsen av temperaturmålere er basert på fenomenet indirekte oppvarming - når termistoren varmes opp fra en ekstern kilde.
Også innen bruk av termiske motstander brukes direkte oppvarming - termistoren varmes opp av strømmen som går gjennom den. NTC-motstander kan brukes på denne måten for å begrense strømmen - for eksempel ved lading av store kondensatorer når de er slått på, samt for å begrense startstrømmen til elektriske motorer, etc. I kald tilstand har termisk avhengige elementer stor motstand.Når kondensatoren er delvis ladet (eller motoren når sin nominelle hastighet), vil termistoren ha tid til å varme opp med den flytende strømmen, motstanden vil falle, og den vil ikke lenger påvirke driften av kretsen.
På samme måte kan du forlenge levetiden til en glødelampe ved å inkludere en termistor i serie med den. Det vil begrense strømmen i det vanskeligste øyeblikket - når spenningen er slått på (det er på dette tidspunktet de fleste lamper svikter). Etter oppvarming vil det slutte å påvirke lampen.
Tvert imot brukes termistorer med en positiv karakteristikk for å beskytte elektriske motorer under drift. Hvis strømmen i viklingskretsen stiger på grunn av en motorstopp eller for stor akselbelastning, vil PTC-motstanden varmes opp og begrense denne strømmen.
NTC termistorer kan også brukes som termiske kompensatorer for andre komponenter. Så hvis en NTC-termistor er installert parallelt med motstanden som setter transistormodusen og har en positiv TKS, vil temperaturendringen påvirke hvert element på motsatt måte. Som et resultat blir effekten av temperatur kompensert, og transistorens driftspunkt forskyves ikke.
Det er kombinerte enheter kalt termistorer med indirekte oppvarming. Et temperaturavhengig element og en varmeovn er plassert i ett hus til et slikt element. Det er termisk kontakt mellom dem, men de er galvanisk isolert. Ved å variere strømmen gjennom varmeren kan motstanden kontrolleres.
Termistorer med forskjellige egenskaper er mye brukt i prosjektering. I tillegg til standardapplikasjoner kan arbeidsomfanget deres utvides.Alt begrenses bare av fantasien og kvalifikasjonene til utvikleren.
Lignende artikler:
