Termistor er en enhet designet for å måle temperatur, og som består av et halvledermateriale, som i stor grad endrer motstanden med en liten endring i temperaturen. Generelt har termistorer negative temperaturkoeffisienter, noe som betyr at motstanden avtar med økende temperatur.
Generell karakteristikk av termistor
Ordet "termistor" er en forkortelse for hele begrepet: termisk sensitiv motstand. Denne enheten er en nøyaktig og brukervennlig sensor for temperaturendringer. Generelt er det to typer termistorer: negativ temperaturkoeffisient og positiv temperaturkoeffisient. Oftest brukes den første typen til å måle temperatur.
Betegnelsen til termistoren i den elektriske kretsen er vist på bildet.
Materialet til termistorer er metalloksider med halvlederegenskaper. Under produksjonen får disse enhetene følgende form:
- plate;
- stang;
- sfærisk som en perle.
Termistoren er basert på prinsippet om sterkendring i motstand med en liten endring i temperatur. Samtidig, ved en gitt strømstyrke i kretsen og en konstant temperatur, opprettholdes en konstant spenning.
For å bruke enheten kobles den til en elektrisk krets, for eksempel til en Wheatstone-bro, og strømmen og spenningen på enheten måles. I henhold til Ohms enkle lov bestemmer R=U/I motstanden. Deretter ser de på kurven for avhengighet av motstand på temperatur, ifølge hvilken det er mulig å si nøyaktig hvilken temperatur den resulterende motstanden tilsvarer. Når temperaturen endres, endres motstandsverdien dramatisk, noe som gjør det mulig å bestemme temperaturen med høy nøyaktighet.
Termistormateriale
Materialet til de aller fleste termistorer er halvlederkeramikk. Prosessen med fremstillingen består i sintring av pulvere av nitrider og metalloksider ved høye temperaturer. Resultatet er et materiale hvis oksidsammensetning har den generelle formelen (AB)3O4 eller (ABC)3O4, hvor A, B, C er metalliske kjemiske elementer. De mest brukte er mangan og nikkel.
Hvis termistoren forventes å fungere ved temperaturer under 250 °C, er magnesium, kobolt og nikkel inkludert i den keramiske sammensetningen. Keramikk av denne sammensetningen viser stabiliteten til fysiske egenskaper i det angitte temperaturområdet.
Et viktig kjennetegn ved termistorer er deres spesifikke ledningsevne (resiprok av motstand). Konduktivitet styres ved å legge til småkonsentrasjoner av litium og natrium.
Instrumentproduksjonsprosess
Sfæriske termistorer lages ved å påføre dem på to platinatråder ved høy temperatur (1100°C). Ledningen kuttes deretter for å forme termistorkontaktene. Et glassbelegg påføres det sfæriske instrumentet for forsegling.
Når det gjelder platetermistorer, er prosessen med å lage kontakter å avsette en metallegering av platina, palladium og sølv på dem, og deretter lodde den til termistorbelegget.
Forskjellen fra platinadetektorer
Foruten halvledertermistorer, finnes det en annen type temperaturdetektorer, hvis arbeidsmateriale er platina. Disse detektorene endrer motstanden når temperaturen endres på en lineær måte. For termistorer har denne avhengigheten av fysiske størrelser en helt annen karakter.
Fordelene med termistorer fremfor platina-motstykker er som følger:
- Høyere motstandsfølsomhet for temperaturendringer over hele driftsområdet.
- Høyt nivå av instrumentstabilitet og repeterbarhet av avlesninger.
- Liten i størrelse for å reagere raskt på temperaturendringer.
Termistormotstand
Denne fysiske mengden avtar med økende temperatur, og det er viktig å ta hensyn til driftstemperaturområdet. For temperaturgrenser fra -55 °C til +70 °C brukes termistorer med en motstand på 2200 - 10000 ohm. For høyere temperaturer, bruk enheter med en motstand større enn 10 kOhm.
I motsetning til platinadetektorer og termoelementer, har ikke termistorer spesifikke standarder for motstand kontra temperaturkurver, og det er et stort utvalg av motstandskurver å velge mellom. Dette er fordi hvert termistormateriale, som en temperatursensor, har sin egen motstandskurve.
Stabilitet og nøyaktighet
Disse instrumentene er kjemisk stabile og brytes ikke ned over tid. Termistorsensorer er blant de mest nøyaktige instrumentene for temperaturmåling. Nøyaktigheten av deres målinger over hele driftsområdet er 0,1 - 0,2 °C. Vær oppmerksom på at de fleste apparater fungerer innenfor et temperaturområde på 0 °C til 100 °C.
Grunnleggende parametere for termistorer
Følgende fysiske parametere er grunnleggende for hver type termistor (dekoding av navn på engelsk er gitt):
- R25 - enhetens motstand i ohm ved romtemperatur (25 °С). Det er enkelt å sjekke denne termistorkarakteristikken med et multimeter.
- Toleranse for R25 - verdien av motstandsavvikstoleransen på enheten fra dens innstilte verdi ved en temperatur på 25 °С. Som regel overstiger ikke denne verdien 20 % av R25.
- Maks. Steady State Current - maksimumverdien av strømmen i ampere som kan strømme gjennom enheten i lang tid. Overskridelse av denne verdien truer med et raskt fall i motstand og som et resultat av svikt i termistoren.
- Ca. R av maks. Strøm - denne verdien viser verdien av motstand i ohm, som enheten får når den maksimale strømmen går gjennom den. Denne verdien bør være 1-2 størrelsesordener mindre enn motstanden til termistoren ved romtemperatur.
- Dissip. Coef. - en koeffisient som viser enhetens temperaturfølsomhet for kraften som absorberes av den. Denne faktoren indikerer mengden effekt i mW som termistoren trenger å absorbere for å øke temperaturen med 1 °C. Denne verdien er viktig fordi den viser hvor mye strøm du trenger å bruke for å varme opp enheten til driftstemperaturen.
- Termisk tidskonstant. Hvis termistoren brukes som innkoblingsstrømbegrenser, er det viktig å vite hvor lang tid det vil ta å kjøle seg ned etter at strømmen er slått av for å være klar til å slå den på igjen. Siden temperaturen på termistoren etter at den er slått av synker i henhold til en eksponentiell lov, introduseres konseptet "Thermal Time Constant" - tiden hvor temperaturen på enheten synker med 63,2% av forskjellen mellom driftstemperaturen på enheten og omgivelsestemperaturen.
- Maks. Lastekapasitet i ΜF - mengden kapasitans i mikrofarader som kan utlades gjennom denne enheten uten å skade den. Denne verdien er indikert for en spesifikk spenning,f.eks. 220 V.
Hvordan tester jeg termistoren for drift?
For en grov sjekk av termistoren for brukbarhet, kan du bruke et multimeter og en vanlig loddebolt.
Først av alt, slå på motstandsmålemodus på multimeteret og koble utgangskontaktene til termistoren til multimeterterminalene. I dette tilfellet spiller polariteten ingen rolle. Multimeteret vil vise en viss motstand i ohm, det bør registreres.
Deretter må du plugge inn loddebolten og bringe den til en av termistorutgangene. Vær forsiktig så du ikke brenner enheten. Under denne prosessen bør du observere avlesningene til multimeteret, det bør vise en jevnt avtagende motstand, som raskt vil sette seg til en minimumsverdi. Minimumsverdien avhenger av typen termistor og temperaturen på loddebolten, vanligvis er den flere ganger mindre enn verdien målt i begynnelsen. I dette tilfellet kan du være sikker på at termistoren fungerer.
Hvis motstanden på multimeteret ikke har endret seg eller tvert imot har f alt kraftig, er enheten uegnet for bruk.
Merk at denne sjekken er grov. For nøyaktig testing av enheten er det nødvendig å måle to indikatorer: temperaturen og den tilsvarende motstanden, og deretter sammenligne disse verdiene med de som er oppgitt av produsenten.
Applications
Termistorer brukes i alle områder av elektronikk der det er viktig å overvåke temperaturforhold. Disse områdene inkludererdatamaskiner, høypresisjonsutstyr for industrielle installasjoner og enheter for overføring av ulike data. Så 3D-skrivertermistoren brukes som en sensor som kontrollerer temperaturen på varmesengen eller skrivehodet.
En av de vanligste bruksområdene for en termistor er å begrense innkoblingsstrømmen, for eksempel når du slår på en datamaskin. Faktum er at i øyeblikket strømmen slås på, utlades startkondensatoren, som har stor kapasitet, og skaper en enorm strøm i hele kretsen. Denne strømmen er i stand til å brenne hele brikken, så en termistor er inkludert i kretsen.
Denne enheten hadde romtemperatur og en enorm motstand da den ble slått på. Slik motstand kan effektivt redusere strømstøtet ved starttidspunktet. Videre varmes enheten opp på grunn av strømmen som går gjennom den og frigjøring av varme, og motstanden reduseres kraftig. Termistorens kalibrering er slik at driftstemperaturen til databrikken får termistorens motstand til praktisk t alt null, og det er ikke noe spenningsfall over den. Etter å ha slått av datamaskinen, kjøles termistoren raskt ned og gjenoppretter motstanden.
Så det er både kostnadseffektivt og ganske enkelt å bruke en termistor for å begrense innkoblingsstrømmen.
Eksempler på termistorer
For tiden er et bredt utvalg av produkter på salg, her er egenskapene og bruksområdene til noen av dem:
- Termistor B57045-K med mutterfeste, har en nominell motstand på 1kOhm med en toleranse på 10 %. Brukes som temperaturmålingssensor i forbruker- og bilelektronikk.
- B57153-S plateinstrument, har en maksimal strømstyrke på 1,8 A ved 15 ohm ved romtemperatur. Brukes som innkoblingsstrømbegrenser.
