A termisztor egy hőmérséklet mérésére tervezett eszköz, amely félvezető anyagból áll, amely kis hőmérséklet-változással nagymértékben megváltoztatja ellenállását. Általában a termisztorok negatív hőmérsékleti együtthatókkal rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy ellenállásuk csökken a hőmérséklet növekedésével.
A termisztor általános jellemzői
A "termisztor" szó a teljes kifejezés rövidítése: hőérzékeny ellenállás. Ez az eszköz egy pontos és könnyen használható érzékelő bármilyen hőmérséklet-változáshoz. Általában kétféle termisztor létezik: negatív hőmérsékleti együttható és pozitív hőmérsékleti együttható. Leggyakrabban az első típust használják a hőmérséklet mérésére.
Az elektromos áramkör termisztorának megnevezése a képen látható.
A termisztorok anyaga félvezető tulajdonságokkal rendelkező fém-oxidok. A gyártás során ezek az eszközök a következő formát kapják:
- lemez;
- rúd;
- gömb alakú, mint a gyöngy.
A termisztor az erős elvén alapulellenállás változása kis hőmérsékletváltozással. Ugyanakkor az áramkör adott áramerőssége és állandó hőmérséklet mellett állandó feszültséget tart fenn.
A készülék használatához csatlakoztassa egy elektromos áramkörhöz, például egy Wheatstone-hídhoz, és megméri az eszköz áramát és feszültségét. Ohm egyszerű törvénye szerint R=U/I határozza meg az ellenállást. Ezt követően az ellenállás hőmérséklettől való függésének görbéjét nézik meg, amely szerint pontosan meg lehet mondani, hogy a keletkező ellenállás milyen hőmérsékletnek felel meg. A hőmérséklet változásával az ellenállás értéke drámaian megváltozik, ami lehetővé teszi a hőmérséklet nagy pontosságú meghatározását.
Termisztor anyaga
A termisztorok túlnyomó többségének anyaga félvezető kerámia. A gyártási folyamat nitridek és fém-oxidok porainak magas hőmérsékleten történő szinterezésével jár. Az eredmény egy olyan anyag, amelynek oxidösszetételének általános képlete (AB)3O4 vagy (ABC)3O4, ahol A, B, C fémes kémiai elemek. A leggyakrabban használt a mangán és a nikkel.
Ha a termisztor várhatóan 250 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten működik, akkor magnézium, kob alt és nikkel szerepel a kerámia összetételében. Az ilyen összetételű kerámiák a fizikai tulajdonságok stabilitását mutatják a megadott hőmérsékleti tartományban.
A termisztorok fontos jellemzője a fajlagos vezetőképességük (az ellenállás reciproka). A vezetőképesség szabályozása kicsi hozzáadásával történiklítium és nátrium koncentrációja.
Műszergyártási folyamat
A gömb alakú termisztorok úgy készülnek, hogy két platinahuzalra helyezik őket magas hőmérsékleten (1100°C). Ezután a vezetéket levágják a termisztor érintkezőinek formálására. A gömb alakú műszert üvegbevonattal kell lezárni.
Tárcsás termisztorok esetében az érintkezők létrehozásának folyamata az, hogy platina, palládium és ezüst fémötvözetet raknak rájuk, majd forrasztják a termisztor bevonatára.
Különbség a platinadetektoroktól
A félvezető termisztorok mellett létezik egy másik típusú hőmérséklet-érzékelő is, amelyek munkaanyaga platina. Ezek az érzékelők a hőmérséklet lineáris változásával változtatják ellenállásukat. A termisztorok esetében a fizikai mennyiségek e függése teljesen más jellegű.
A termisztorok előnyei a platina társaikkal szemben a következők:
- Nagyobb ellenállás-érzékenység a hőmérséklet-változásokra a teljes működési tartományban.
- A műszerstabilitás és a leolvasások megismételhetőségének magas szintje.
- Kis méretű, hogy gyorsan reagáljon a hőmérséklet-változásokra.
Termisztor ellenállás
Ez a fizikai mennyiség a hőmérséklet emelkedésével csökken, ezért fontos figyelembe venni az üzemi hőmérséklet-tartományt. A -55 °C és +70 °C közötti hőmérséklethatárokhoz 2200 - 10000 ohm ellenállású termisztorokat használnak. Magasabb hőmérséklet esetén használjon 10 kOhm-nál nagyobb ellenállású eszközöket.
A platina detektorokkal és hőelemekkel ellentétben a termisztoroknak nincs specifikus szabványa az ellenállás-hőmérséklet görbékre vonatkozóan, és az ellenállásgörbék széles skálája közül választhat. Ennek az az oka, hogy minden termisztoranyagnak, akárcsak a hőmérséklet-érzékelőnek, megvan a maga ellenállási görbéje.
Stabilitás és pontosság
Ezek a műszerek kémiailag stabilak és nem romlanak le az idő múlásával. A termisztoros érzékelők a legpontosabb hőmérsékletmérő műszerek közé tartoznak. Méréseik pontossága a teljes működési tartományban 0,1 - 0,2 °C. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a legtöbb készülék 0 °C és 100 °C közötti hőmérsékleti tartományban működik.
A termisztorok alapvető paraméterei
A következő fizikai paraméterek alapvetőek minden termisztortípushoz (az angol nevek dekódolása adott):
- R25 - az eszköz ellenállása Ohmban szobahőmérsékleten (25 °С). A termisztor jellemzőinek ellenőrzése egyszerű multiméterrel.
- R25 toleranciája - a készülék ellenállási eltérésének tűrése a beállított értéktől 25 °С hőmérsékleten. Általános szabály, hogy ez az érték nem haladja meg az R25. 20%-át
- Max. Állandó állapotú áram – maximumaz áram értéke amperben, amely hosszú ideig képes átfolyni a készüléken. Ennek az értéknek a túllépése az ellenállás gyors csökkenésével és ennek következtében a termisztor meghibásodásával fenyeget.
- Kb. R of Max. Áram - ez az érték az ellenállás értékét mutatja ohmban, amelyet a készülék akkor szerez meg, amikor a maximális áram áthalad rajta. Ennek az értéknek 1-2 nagyságrenddel kisebbnek kell lennie, mint a termisztor ellenállása szobahőmérsékleten.
- Dissip. Coef. - egy együttható, amely megmutatja a készülék hőmérséklet-érzékenységét az általa felvett teljesítményre. Ez a tényező azt a teljesítményt mutatja mW-ban, amelyet a termisztornak fel kell vennie ahhoz, hogy hőmérsékletét 1 °C-kal növelje. Ez az érték azért fontos, mert megmutatja, hogy mennyi energiát kell elköltenie, hogy a készüléket üzemi hőmérsékletre melegítse.
- Thermal Time Constant. Ha a termisztort bekapcsolási áramkorlátozóként használják, fontos tudni, hogy mennyi ideig tart lehűlni a tápellátás kikapcsolása után, hogy készen álljon az újbóli bekapcsolásra. Mivel a termisztor hőmérséklete a kikapcsolást követően exponenciális törvény szerint csökken, bevezetik a "termikus időállandó" fogalmát - azt az időtartamot, amely alatt a készülék hőmérséklete az üzemi hőmérséklet közötti különbség 63,2%-ával csökken. a készüléket és a környezeti hőmérsékletet.
- Max. Terhelési kapacitás ΜF-ben - a mikrofaradokban kifejezett kapacitás mennyisége, amely ezen az eszközön keresztül kisüthető anélkül, hogy károsítaná. Ez az érték egy adott feszültségre vonatkozik,pl. 220 V.
Hogyan tesztelhetjük a termisztor működését?
A termisztor használhatóságának durva ellenőrzéséhez használhat multimétert és hagyományos forrasztópákát.
Először is kapcsolja be az ellenállásmérési módot a multiméteren, és csatlakoztassa a termisztor kimeneti érintkezőit a multiméter csatlakozóihoz. Ebben az esetben a polaritás nem számít. A multiméter egy bizonyos ellenállást mutat ohmban, ezt fel kell jegyezni.
Ezután be kell dugni a forrasztópákát, és be kell vinni az egyik termisztor kimenetre. Ügyeljen arra, hogy ne égesse le a készüléket. A folyamat során figyelni kell a multiméter leolvasásait, simán csökkenő ellenállást kell mutatnia, amely gyorsan beáll valamilyen minimális értékre. A minimális érték a termisztor típusától és a forrasztópáka hőmérsékletétől függ, általában többszöröse az elején mért értéknek. Ebben az esetben biztos lehet benne, hogy a termisztor működik.
Ha a multiméter ellenállása nem változott, vagy éppen ellenkezőleg, erősen csökkent, akkor a készülék alkalmatlan a használatra.
Ne feledje, hogy ez az ellenőrzés durva. A készülék pontos teszteléséhez két mutatót kell mérni: a hőmérsékletét és a megfelelő ellenállást, majd ezeket az értékeket össze kell hasonlítani a gyártó által megadottakkal.
Alkalmazások
A termisztorokat az elektronika minden olyan területén használnak, ahol fontos a hőmérsékleti feltételek figyelése. Ezek a területek közé tartozikszámítógépek, ipari létesítmények nagy pontosságú berendezései és különféle adatok továbbítására szolgáló eszközök. Tehát a 3D nyomtató termisztorát érzékelőként használják, amely szabályozza a fűtőágy vagy a nyomtatófej hőmérsékletét.
A termisztorok egyik leggyakoribb felhasználási módja a bekapcsolási áram korlátozása, például a számítógép bekapcsolásakor. A helyzet az, hogy a tápfeszültség bekapcsolásakor a nagy kapacitású indítókondenzátor lemerül, és hatalmas áramot hoz létre az egész áramkörben. Ez az áram képes az egész chipet elégetni, ezért az áramkörben termisztor is található.
Ennek a készüléknek a bekapcsoláskor szobahőmérséklete és hatalmas ellenállása volt. Az ilyen ellenállás hatékonyan csökkentheti az áramlökést az indításkor. Ezenkívül az eszköz felmelegszik a rajta áthaladó áram és a hő felszabadulása miatt, és ellenállása meredeken csökken. A termisztor kalibrálása olyan, hogy a számítógépchip üzemi hőmérséklete gyakorlatilag nullára adja a termisztor ellenállását, és nem esik rajta feszültségesés. A számítógép kikapcsolása után a termisztor gyorsan lehűl, és helyreállítja ellenállását.
Tehát a termisztor használata a bekapcsolási áram korlátozására költséghatékony és meglehetősen egyszerű.
Példák termisztorokra
Jelenleg a termékek széles választéka akciós, íme néhány jellemzője és felhasználási területe:
- B57045-K termisztor anyás rögzítéssel, névleges ellenállása 1kOhm 10%-os tűréshatárral. Hőmérsékletmérő érzékelőként használják a fogyasztói és autóipari elektronikában.
- B57153-S lemezes műszer, maximális névleges áramerőssége 1,8 A 15 ohm mellett szobahőmérsékleten. Bekapcsolási áramkorlátozóként használják.
