Терморезисторы: конструкция, виды, технические параметры, обозначение на схемах

Что такое терморезистор?

Обычный резистор имеет относительно стабильное сопротивление. Конечно, электрическое сопротивление обычного резистора может измениться при значительном нагреве (в пределах допусков). Но в штатном режиме показания этих устройств стабильны, чего, собственно, и добиваются разработчики.

При изготовлении термисторов сознательно выбираются материалы, сопротивление которых зависит от температуры. То есть термистор — это полупроводниковый прибор с температурной зависимостью его сопротивления. Можно сказать, что путем нагрева или охлаждения таких полупроводниковых устройств можно контролировать их сопротивление.

Рис. 1. Термистор и его изображение на схемах

Температурные зависимости полупроводниковых резисторов широко используются на практике, о чем будет сказано ниже. Отметим только, что термисторы — это, по сути, переменные резисторы, сопротивление которых не меняется механически, а зависит от степени нагрева и температурных характеристик используемых полупроводниковых материалов. И неважно, изменились ли температурные показатели при прямом или косвенном нагреве.

PTC термистор термочувствительное защитное устройство — термистор

Термисторы PTC

Термистор относится к термочувствительным устройствам встроенной тепловой защиты электродвигателя. Они расположены в специально предусмотренных для этого гнездах в передних частях электродвигателя (защита от заклинивания ротора) или в обмотках электродвигателя (защита от тепловой перегрузки). Термистор — это полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Термисторы обычно делятся на два класса: тип PTC — полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления; Полупроводниковые резисторы типа NTC с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.

Для защиты электродвигателей в основном используются термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC), которые обладают свойством резко увеличивать свое сопротивление при достижении определенной характеристической температуры (см. Рис. 1). Для двигателя это максимально допустимая температура нагрева обмоток статора для данного класса изоляции.

Три (для двухобмоточных двигателей — шесть) термисторов PTC соединены последовательно и подключены ко входу электронного блока защиты. Блок настроен таким образом, что при превышении общего сопротивления цепи срабатывает контакт выходного реле, которое управляет выключателем машины или катушкой магнитного пускателя.

Термисторная защита предпочтительнее в тех случаях, когда невозможно с достаточной точностью определить температуру двигателя по току. Это особенно актуально для двигателей с длительным временем пуска, частых пусков и остановок (непостоянный режим) или двигателей с регулируемой скоростью (с использованием преобразователей частоты).

Термисторная защита также эффективна в случае сильно загрязненных двигателей или отказа системы принудительного охлаждения.

Рис.1 Сопротивление термистора PTC в зависимости от температуры	PTC — полупроводниковый резистор

Недостатком этого типа защиты является то, что не все типы двигателей выпускаются с датчиками. Особенно это касается двигателей отечественного производства. Датчики можно устанавливать только в стационарных мастерских.

Температурная характеристика термистора довольно инерционная и сильно зависит от температуры окружающей среды и условий эксплуатации самого двигателя.

Для них требуется специальный электронный блок: устройство термисторной защиты двигателя, тепловое или электронное реле перегрузки, которое содержит блоки настройки и регулирования, а также выходные электромагнитные реле, которые используются для отключения катушки стартера или электромагнитного расцепителя.

Описание прибора

Датчики температуры широко используются в электротехнике. Практически во всех механизмах используются аналоговые и цифровые микросхемы термометров, термопары, датчики сопротивления и термисторы. Префикс в названии устройства указывает на то, что термистор — это устройство, которое зависит от влияния температуры. Количество тепла в окружающей среде является доминирующим показателем в его работе. Из-за нагрева или охлаждения параметры элемента изменяются, появляется сигнал, доступный для передачи на управляющие или измерительные механизмы.

Термистор — это электронное устройство, в котором значения температуры и сопротивления обратно пропорциональны.

Есть еще одно название для этого — термистор. Но это не совсем правильно, так как на самом деле термистор является одним из подвидов термистора. Изменение тепла может повлиять на сопротивление резистивного элемента двумя способами: увеличивая его или уменьшая.

Таким образом, термометры сопротивления делятся по температурному коэффициенту на PTC (положительный) и NTC (отрицательный). РТС — резисторы называются позисторами, а NTC — термисторами.

Отличие устройств RTS от NTC заключается в изменении их свойств при воздействии климатических условий. Сопротивление позисторов прямо пропорционально количеству тепла в окружающей среде. При нагревании устройств NTC его значение уменьшается.

Внешний вид термистора на схемах подключения аналогичен виду обычного резистора. Отличительная особенность — наклонная прямая, проходящая через элемент. Таким образом, демонстрируя, что сопротивление не является постоянным, но может изменяться в зависимости от повышения или понижения температуры окружающей среды.

Основное вещество для создания позиторов — титанат бария. Технология изготовления устройств NTC более сложна из-за смешения различных веществ — полупроводников с примесями и оксидами стекловых металлов.

 

Классификация

По характеру изменения сопротивления при изменении температуры термисторы делятся на две группы:

• Термистор (термистор NTC), термистор с отрицательным TCS — сопротивление уменьшается при нагревании;
• Термистор PTC, термистор PTC: сопротивление увеличивается по мере нагрева.

По способу нагрева термисторы делятся на две группы:

• прямой нагрев — сопротивление которого изменяется при прохождении непосредственно через ЧЭ;
• косвенный нагрев — сопротивление изменяется при прохождении тока через специальный нагреватель, расположенный в непосредственной близости от ЧЭ.

Ключевым отличием термистора косвенного и прямого нагрева является гальваническая изоляция цепи нагрева от цепи измерения.

Разница между термистором и другими датчиками

Помимо термисторов, используются еще несколько типов датчиков температуры. Наиболее распространены резистивные датчики температуры (RTD) и интегральные схемы (IC), такие как типы LM335 и AD590. Какой датчик лучше всего подходит для конкретного применения, зависит от многих факторов. В таблице ниже представлено быстрое сравнение преимуществ и недостатков каждого из них.

Параметр	Термистор	RTD	LM335	AD592
Разница температур	В пределах ~ 50 ° от заданной внутренней температуры	От −260 ° C до + 850 ° C	От -40 ° C до + 100 ° C	От -20 ° C до + 105 ° C
Относительная стоимость	Экономическая	Дорогой	Дорогая	Дорогая
Постоянное время	От 6 до 14 секунд	От 1 до 7 секунд	От 1 до 3 секунд	От 2 до 60 секунд
Стабильность	Очень стабильный, 0,0009 ° C	~ 0,05 ° С	~ 0,01 ° С	~ 0,01 ° С
Чувствительность	Высокий	Короткий	Короткий	Короткий
Преимущества	Прочный Длительная продолжительность Чрезвычайно чувствительный Маленький размер Ниже Лучшая стоимость для одноточечных измерений температуры	Лучшее время отклика Линейный выход Широчайший диапазон рабочих температур Идеально подходит для измерения диапазона температур	Умеренно дорого Линейный выход	Умеренно дорого Линейный выход
Недостатки	Нелинейный выход Ограниченный температурный диапазон Медленное время отклика	Дорогая Низкая чувствительность	Ограниченный температурный диапазон Низкая чувствительность Большой размер	Более медленное время отклика Ограниченный температурный диапазон Низкая чувствительность Большой размер

Температурный диапазон: приблизительный общий температурный диапазон, в котором можно использовать датчик данного типа. В определенном диапазоне температур одни датчики работают лучше, чем другие.

Относительная стоимость: относительная стоимость при сравнении этих датчиков друг с другом. Например, термисторы дешевы по сравнению с RTD, отчасти потому, что платина является предпочтительным материалом для RTD.

Постоянная времени: приблизительное время, необходимое для перехода от одного значения температуры к другому. Это время в секундах, в течение которого термистор достигает 63,2% разницы температур от начального до окончательного показания.

Стабильность: способность контроллера поддерживать постоянную температуру на основе обратной связи от датчика температуры.

Чувствительность: степень реакции на изменение температуры.

Область применения

Использование приборов зависит от их стоимости и точности измерения. Более дорогие позисторы используются в сложных отраслях промышленности, как и предохранители. Например, их подключают к исполнительному реле, при нагреве цепь отключается. Термисторы намного доступнее по цене, что позволяет широко использовать их в быту.

Термодатчик воздуха

Откалиброванный соответствующим образом резистор NTC может использоваться для управления нагревом окружающего воздуха. В этом случае точность измерений, как на производстве, не требуется — достаточно регулировки с шагом в 1 градус Цельсия.

Самодельный датчик температуры воздуха

Автомобильный термодатчик

Обычно используется для защиты двигателя автомобиля от перегрева. ТП подключается к реле, которое отключает двигатель в случае угрозы перегрева. Имея достаточные знания, вы можете подключить устройство к бортовому компьютеру, чтобы просматривать температуру на дисплее.

Датчик пожара

Из термистора и биметаллических элементов стартера можно сделать конструкцию, похожую на пожарную сигнализацию. Для этого подходят простые бисерные ТУ. Кроме того, датчик может сработать, если необходимо исключить срабатывание по дыму, например сигаретному дыму.

Термистор как регулятор пускового тока

Есть ряд устройств, которые подвергаются чрезмерному току при первом запуске: лампы, двигатели и трансформаторы. Для их ограничения в схему встроен термистор. Вместо резких скачков ток регулируется в соответствии с нагрузкой, поскольку термистор нагревается и сопротивление уменьшается.

Конструкция

Самый простой термистор состоит из термочувствительного элемента, платиновых электродов и никелевых проводников. Вся эта конструкция заключена в герметичный корпус (контур конструкции показан на рисунке 2).

Оксиды металлов используются как термочувствительный материал. Для защиты конструкции используется стеклянный, пластиковый или металлический корпус.

Рис. 2. Конструкция простого термистора

В некоторых случаях в качестве резистивного материала используется медь или платина. Эти материалы имеют высокие значения TCR металлов в диапазоне рабочих температур. Однако их использование ограничено из-за высокой стоимости платины и ее нелинейного преобразования.

Использование медных термисторов ограничивается низкой коррозионной стойкостью меди. Благодаря высокой теплопроводности этого металла резистивные элементы на основе меди встречаются в моделях с косвенным нагревом. Они используются для температур не выше 180 ºC.

Еще одним недостатком металлических терморезисторов является их инерционность, которая может достигать нескольких минут. Такие конструкции не очень подходят для поддержания теплового режима электроприборов, но идеальны в качестве датчиков для измерения температуры.

Для уменьшения тепловой инерции термисторы состоят из микроволокон, заключенных в стеклянную колбу (см. Рис. 3). Такие датчики герметичны, стабильны, их инерция не превышает долей секунды.

Рисунок 3. Конструкция термистора в стеклянной колбе

Широко используются типы сенсоров на основе полупроводниковых материалов. При нагревании полупроводников эти материалы насыщаются электронами и дырками, что приводит к снижению сопротивления.

Существуют конструкции плоских термисторов (рис. 4), а также полупроводниковые термисторы со сложной структурой резистивного элемента.

Рис. 4. Конструкция плоского термистора

Сегодня все чаще можно встретить платы, на которых применяется метод монтажа SMT. Для этих целей промышленность выпускает термисторы SMD различных номиналов (см. Рис. 5).

Рис. 5. Термисторы для микроэлектроники

В большинстве конструкций термостойкий элемент изготавливается методом порошковой металлургии. Для этих целей используются материалы:

• халькогениды;
• оксиды металлов;
• галогениды и другие.

Контур резистивных элементов может быть в виде бусинок, стержней, трубок, пластин и т.д.

Какая бы конструкция ни была выбрана, принцип работы остается неизменным — зависимость сопротивления от температуры. Товары различаются только параметрами.

NTC

Продукция этого типа имеет отрицательную TCC. Их отличие в том, что внутреннее сопротивление термистора может уменьшаться с увеличением t0 и наоборот. Если тепловая нагрузка t0 уменьшается, сопротивление R увеличивается.

Эти характеристики важны в случаях, когда необходимо ограничить пусковой ток до:

• запуск электродвигателя;
• защита литий-ионных аккумуляторов.

Также в блоке питания необходим термистор для уменьшения зарядных токов.

Термисторы NTC также используются в автомобильной промышленности в качестве датчиков для автоматического управления системой кондиционирования воздуха. Или как датчик для контроля перегрева двигателя. При превышении допустимого безопасного режима управляющая команда отправляется на управляющее реле, и двигатель автоматически отключается.

Элементы типа NTC — могут использоваться в пожарных системах в качестве пожарного датчика, который обнаруживает быстрое повышение температуры и вызывает пожарную тревогу.

Эти мини-устройства можно маркировать буквами или цветами в виде полосок или колец. Внешний вид изображения зависит от того, где изготовлен компонент, его типа и ряда других параметров.

Например, расшифруем маркировку 4Д-21.

4D: показывает, что его рейтинг рассчитан для температуры до 24 градусов Цельсия. Число 21 — диаметр элемента.

Для правильного выбора этого элемента существуют специальные таблицы с рассчитанными рабочими параметрами. Например, как для термисторов серии SCN:

Подобные таблицы помогают выбрать элемент в необходимом рабочем диапазоне для ваших задач.

Алмаз и родственные материалы – особые терморезисторы

На рынке термисторов существует особый класс устройств на основе монокристаллов алмаза, композитов и углеродных пленок. У них есть сразу несколько преимуществ:

• работоспособность при температуре до 1000 градусов;
• чрезвычайно высокая устойчивость к агрессивным воздействиям;
• высокая твердость при низкой инерции.

Такие устройства имеют особую маркировку — TPA. Выпускаются без футляра или в стеклянной оболочке.

Какие параметры влияют на подбор терморезисторов

Подумайте, какие параметры необходимо определить и учесть при выборе термистора PTC, термистора PTC, термистора PTC.

Габаритные размеры. Деталь должна подходить к доске, не мешать другим частям.

Сопротивление или номинал RT в Ом. Он указан на этикетке продукта вместе с температурой в градусах Цельсия или Кельвина. Вам также следует ознакомиться с техническими описаниями и ведомостью материалов. Например, если ТП рассчитан на работу при температуре -100… + 200 ° C, то режим для условий окружающей среды эксплуатации принимается равным + 20… + 25 ° C;

Временная переменная температура в сек. Он отражает тепловую инерцию: период, необходимый для изменения t ° термометра сопротивления на 63% разницы в t ° на нем и в окружающей среде. Обычно предполагается + 100 ° C;

TKS также является TCR (в% на 1 градус C °), αR или αRT. Это главная характеристика — коэффициент теплового (термического) сопротивления. Предписано для той же t °, что и для «холодного» R. Номера значений могут быть со знаком «+», «-» или «±», которые показывают, в каком направлении учитываются изменения температуры (это не отклонения точность). На основании этой характеристики мы выделяем несколько групп термисторов (A, B, C и т.д.).

Предельная интенсивность диффузии Pmax, W. Порог, при достижении которого не происходит необратимых преобразований в деталях. Согласно этой характеристике важно исключить ситуации, в которых tmax превышает предел Pmax.

Tmax — максимальное значение, при котором свойства детали остаются неизменными в течение определенного времени (эти два компонента устанавливаются производителем).

Коэффициенты G и H. Эти характеристики зависят от свойств используемого сплава, нюансов теплообмена между ТП и средой. Характеристики связаны, что отображает уравнение G = H / 100a:

• G. Энергетическая чувствительность в Вт /% × R. Означает, сколько ватт необходимо рассеять, чтобы снизить R (Ом) на 1 процент;
• H. Рассеивание (в ваттах на 1 ° C). Это мощность, выравниваемая деталью, когда разница температур между ее режимом и средой составляет 1°.

Удельная теплоемкость (Дж на 1 ° C), «C» — количество тепла для нагрева термистора на 1°.

Постоянная времени τ = отношение C к H. При выборе изделия необходимо учитывать диапазон температурного сопротивления и частоту колебаний R в положительном сечении TCR.

Для правильного выбора постов необходимо изучить все терминологические варианты: также остальные и некоторые из вышеперечисленных позиций трактуются следующим образом:

Температура и др. кюри:

Базовые свойства позисторов

При расчете термисторов необходимо оценить следующие компоненты:

• ток-напряжение (В переменного тока). Отображается графическая кривая, показывающая, как напряжение на устройстве, в секции цепи, на токе, протекающем через TR, термически уравновешивается с условиями окружающей среды. Кривые PTC и NTC различны;
• температура. Это график зависимости величины Ом от t °. Координатная линия R — это первые с принципом десятикратного (10 ×) отображения и по горизонтальной оси температуры превышен зазор 0… 223 К. Терморезисторы типа PTC — позисторы, термисторы с положительный коэффициент вариации при увеличении t°;
• разогретый. Используется для косвенного TR. Он показывает, как сопротивление (также взятое десять раз, 10 ×) элемента зависит от мощности на нем.

Где находится на схеме

Отображение термистора на схеме может отличаться. Товар легко найти по обозначениям t и t0. Внешне это отражается как сопротивление, через которое полоса проходит по диагонали с «опорой» ниже t0 снизу. Основные обозначения — R1, TH1 или RK1.

Если вы не уверены в своем применении, вы можете нагреть термистор и понаблюдать за его поведением. Если сопротивление изменится, это нужный элемент.

Термисторы используются практически везде: в зарядных картах, автомобильных усилителях, блоках питания ПК, литий-ионных аккумуляторах и других устройствах. Найти их на схеме несложно.

Основные характеристики

Наиболее важной характеристикой любого термистора является его температурный коэффициент сопротивления (TCR). Показывает, насколько сопротивление изменяется при нагревании или охлаждении на 1 градус Кельвина.

См. Также: Что такое операционный усилитель?

Хотя изменение температуры, выраженное в градусах Кельвина, равно изменению в градусах Цельсия, градусы Кельвина по-прежнему используются в характеристиках тепловых сопротивлений. Это связано с широким применением в расчетах уравнения Стейнхарта-Харта и включает температуру в К.

TCS является отрицательным для термисторов NTC и положительным для позисторов.

Еще одна важная особенность — номинальное сопротивление. Это значение сопротивления при 25 ° C. Зная эти параметры, легко определить применимость RTD для конкретной цепи.

Также при использовании термисторов важны такие характеристики, как номинальное и максимальное рабочее напряжение. Первый параметр определяет напряжение, при котором элемент может работать длительное время, а второй — напряжение, выше которого работа терморезистора не гарантируется.

Для позисторов важным параметром является эталонная температура, точка на графике зависимости сопротивления от нагрева, при которой происходит обрыв характеристики. Определяет рабочую область резистора PTC.

Выбирая термистор, следует обращать внимание на его температурный диапазон. За пределами области, указанной производителем, его характеристики не стандартизированы (это может привести к ошибкам в работе оборудования) или термистор вообще не работает.

Режим работы терморезисторов

В зависимости от конструкции термисторы могут работать в системах с различными температурными режимами. Однако у каждой модели есть своя номинальная шкала температур.

Исходя из этого, их можно классифицировать следующим образом:

• низкотемпературные термисторы (до 170 К);
• продукция среднего класса (используется в диапазоне температур 170 — 510 К);
• модели высокого температурного класса (570 К и выше).

В отдельный класс выделены термисторы, способные работать при температурах от 900 до 1300 К. Эти модели используются в качестве датчиков температуры различных нагревательных элементов.

Все термисторы выдерживают значительные токовые нагрузки. Правда, при работе в тяжелых термоциклических режимах их термоэлектрические характеристики могут изменяться. Со временем изменения повлияют на номинальное сопротивление и коэффициент лобового сопротивления.

Разновидности

Все термисторы классифицируются по типу нагрева: прямой и косвенный. Для прямого нагрева используется цепь тока, в которую включен термистор. Косвенный нагрев создается секциями контура или нагревательными элементами сторонних производителей.

Пример термистора с прямым нагревом показан на рис.6.

Рис. 6. Термисторы прямого нагрева

Также, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается сопротивление при нагревании резистивного элемента, существует два типа термисторов: с отрицательным TCS и термисторы с положительным коэффициентом сопротивления.

NTC.

Полупроводниковые модели (термисторы) имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Это означает, что они уменьшают номинальное сопротивление (показание при 25 ºC) из-за нагрева. Температурный коэффициент показывает, насколько уменьшается сопротивление резистивного элемента при повышении температуры нагрева на 1 ºC.

Термисторы NTC с отрицательным коэффициентом обычно используются в диапазоне рабочих температур от 25 ° C до 200 ° C. Для температур выше 600 ºC используются термопары.

PTC.

Термисторы PTC имеют положительный температурный коэффициент. Эти термисторы PTC часто называют позисторами, чтобы подчеркнуть положительность температурного коэффициента. Этот термин относится к термистору, сопротивление которого увеличивается с увеличением температуры.

Стабильность

Причины нестабильности термисторов следующие:

• напряжения, возникающие в материале при термических циклах и образовании микротрещин;
• структурные изменения в полупроводнике;
• внешнее загрязнение (вода и другие вещества) и в результате химических реакций в порах и на поверхности полупроводника;
• нарушение адгезии металлической пленки;
• миграция примесей из металлических контактов в материал термистора.

Будет интересно Как рассчитать сопротивление светодиода?

Для получения стабильного состояния термисторы выдерживаются (до 500-700 дней). Обычно сопротивление возрастает при старении. При длительной эксплуатации термисторы выходят за пределы допуска, в большинстве случаев термометр термистора показывает температуру немного ниже значения, определяемого номинальной характеристикой. Исследования показывают, что шариковые термисторы могут демонстрировать очень высокую стабильность (дрейф до 3 мК за 100 дней при 60 ° C).

Дисковые термисторы менее стабильны (дрейф до 50 мК за 100 дней при 60 ° C). Термисторы представляют особый интерес для измерения низких температур из-за их относительной нечувствительности к магнитным полям. Некоторые типы термисторов могут использоваться до температуры минус 100 С. Диапазон наилучшей стабильности термисторов от 0 до 100 С. Основными преимуществами термисторов являются виброустойчивость, малые габариты, малая инерция и невысокая цена.

Преимущества

Основными преимуществами этих электронных компонентов являются:

• виброустойчивость;
• маленький размер;
• у них незначительная инерция;
• низкая ценовая категория.
• можно использовать при отрицательных температурах до минус 100 ° С.

Технические параметры

Широкий выбор моделей термического сопротивления продиктован потребностями современной электронной промышленности. Технические параметры полупроводниковой продукции позволяют полностью удовлетворить потребности производителей радиоэлектронных и электрических устройств.

Основные параметры:

• номинальное сопротивление термистора, измеренное при 25 ºC;
• рассеиваемая мощность (т.е максимальный ток, при котором обеспечивается стабильность параметров термистора);
• диапазон рабочих температур, для которого предназначен термистор;
• TCS.

Полупроводниковые термисторы очень чувствительны в сочетании с отрицательными значениями TCS. Они просты в изготовлении, имеют небольшие размеры и легко интегрируются в микросхемы. Все эти свойства делают термисторы незаменимыми в микроэлектронике.

Полупроводниковые термисторы подключаются по мостовой схеме. Такое подключение позволяет автоматически настраивать необходимые параметры электрических цепей. Иногда для этих целей необходимо использовать довольно сложные схемы автоматизации.

Параметры металлических термисторов больше подходят для электрических устройств, в частности они используются в качестве датчиков температуры. Их можно увидеть в водонагревателях или термометрах сопротивления. Эти типы датчиков (рис. 7) очень надежны в эксплуатации, имеют достаточно большой диапазон измерения.

Рис. 7. Датчик температуры

Датчики этого типа просто подключаются. Если необходимо откалибровать или установить температуру, это обычно делается вручную с помощью потенциометра. Простая схема подключения датчика температуры показана на рис. 8. Изменяя потенциометр напряжения, можно влиять на значение TCS. Визуально проверить температуру можно с помощью амперметра, шкала которого градуирована в градусах.

Рис. 8. Простая схема подключения термистора

Термистор: принцип работы

Термисторы относятся к типу термисторов и относятся к полупроводниковым приборам. Эти устройства широко используются в электротехнике.

Они изготовлены из специальных полупроводниковых материалов с высоким отрицательным температурным коэффициентом. Во многих устройствах используется термистор, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры.

Качество любого устройства в первую очередь зависит от физических свойств полупроводника, а также от формы и размеров самого термистора.

Термисторы: устройство и принцип работы

Термистор — это термистор NTC. Эти устройства выполнены в виде полупроводниковых стержней и покрыты защитным слоем эмалевой краски.

Подключение к остальным частям осуществляется с помощью колпачков и контактных клемм, для которых подходит только сухая среда. В некоторых моделях термисторов используется герметичный металлический корпус.

В этом случае они становятся устойчивыми к любым агрессивным воздействиям и могут использоваться даже при повышенной влажности в помещении.

Стекло и олово делают прибор герметичным. Характеристики термисторов улучшаются, если для обертывания стержней используется лист металла. Капли изготовлены из никелевой проволоки. Номинальные значения сопротивления в различных устройствах находятся в пределах 1-200 кОм, а диапазон температур — от -100 до + 1290С.

Работа термисторов основана на свойствах определенных типов проводников, позволяющих изменять показатели сопротивления под воздействием разных температур. Основными проводниками, используемыми в этих устройствах, являются чистая медь и платина. Следует отметить, что величина отрицательного температурного коэффициента термисторов значительно превышает аналогичные параметры, присущие обычным металлам.

Применение термисторов

Термисторы, используемые в качестве датчиков, могут работать в двух режимах. В первом случае температурный режим зависит только от температуры окружающей среды. Величина тока, проходящего через термистор, очень мала и нагрева устройства практически не происходит.

Второй режим предполагает нагрев термистора протекающим через него электрическим током. В этом случае значение температуры будет зависеть от различных условий теплопередачи.

Это может быть плотность газовой среды, окружающей устройство, интенсивность затяжки и другие факторы.

Фоторезистор: основные параметры

Каждый термистор, принцип действия которого основан на уменьшении сопротивления при повышении температуры, используется в некоторых областях электротехники. Они используются для измерения и компенсации температуры в крупной бытовой технике — холодильниках и морозильниках, посудомоечных машинах и другом оборудовании. Эти устройства широко используются в автомобильной электронике. С их помощью измеряется температура охлаждающей жидкости или масла, а также температурные показатели других элементов автомобиля.

В кондиционере термисторы устанавливаются в распределитель тепла. Кроме того, они используются как датчик контроля температуры в помещении.

С помощью термисторов запираются дверцы отопительных приборов, они устанавливаются в теплый пол и газовые котлы.

Термисторы используются, когда необходимо определить уровень нестандартных жидкостей, например жидкого азота. В целом они наиболее широко используются в промышленной электронике.

Устройство и виды

Термистор — это полупроводниковый элемент, который в зависимости от типа изменяет свое сопротивление при повышении / понижении температуры. Сегодня существует два вида продукции:

1. Термисторы — это детали с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Их характеристика — падение сопротивления при повышении температуры.
2. Положительные — это элементы с температурным коэффициентом «плюс» (PTC). В отличие от предыдущего вида, с увеличением Т сопротивление, наоборот, растет.

В зависимости от типа полупроводника при его производстве используются разные элементы. Как уже отмечалось, при создании резистивных элементов используются оксиды, халькогениды и галогениды различных металлов, и конструкция может варьироваться в зависимости от области применения.

Зависимость сопротивления и температуры

Сопротивление идеальных полупроводников (количество дырок и носителей заряда одинаково) как функция температуры можно представить следующей формулой

R (T) = A esp (b / T)

где A, b — константы, зависящие от свойств материала и геометрических размеров.

Однако сложный состав и несовершенное распределение зарядов в полупроводниковом термисторе не позволяют напрямую использовать теоретическую зависимость и требуют эмпирического подхода. Для термисторов NTC используется приближение Стейнхарта и Харта

Будет интересно➡ Как читать обозначение (маркировку) резисторов

1 / Т = а + Ь (lnR) + c (lnR) 3

где Т — температура в К;

R — сопротивление в Ом;

a, b, c — постоянные термистора, определенные при калибровке в трех температурных точках, расположенных на расстоянии не менее 10 ° C.

Стеклянный термистор.

Типичный термистор 10 кОм имеет коэффициенты в диапазоне 0-100 ° C, которые близки к следующим значениям:

• а = 1,03 · 10-3
• б = 2,93 · 10-4
• с = 1,57 · 10-7

Дисковые термисторы могут быть взаимозаменяемыми, то есть все датчики данного типа будут иметь одинаковую производительность в пределах допуска, указанного производителем. Наилучший возможный допуск обычно составляет ± 0,05 ° C в диапазоне от 0 до 70 ° C. Термисторы с бортиками не являются взаимозаменяемыми и должны калиброваться индивидуально.

Термисторы можно калибровать в жидкостных термостатах. Необходимо герметизировать термисторы, погрузив их в стеклянные трубки. Обычно для калибровки и расчета констант термистор сравнивают с образцом платинового термометра.

В диапазоне от 0 до 100 C сравнение проводится в точках с диапазоном 20 C. Погрешность интерполяции обычно не превышает 1-5 мК при использовании модифицированного уравнения Стейнхарта и Харта:

1 / Т = а + Ь (lnR) + c (lnR) 2 + d (lnR) 3

Также можно использовать контрольные точки: тройная точка воды (0,01 ° C), точка плавления галлия (29,7646 ° C), точки фазового перехода эвтектики и органических материалов.

Чтобы откалибровать несколько термисторов, вы можете соединить их последовательно, чтобы через них протекал одинаковый ток. При калибровке и использовании термисторов важно учитывать эффект нагрева от измерительного тока. Для термистора 10 кОм рекомендуется выбирать токи от 10 мкА (ошибка 0,1 мК) до 100 мкА (ошибка 10 мК).

Для начала определим тип радиодеталей как термисторы (или, как их еще называют, термисторы). Они представляют собой полупроводниковый элемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Эта зависимость может быть:

1. Прямой (чем выше температура, тем выше сопротивление) — это тип PTC (положительный температурный коэффициент). Альтернативное название «positori”.
2. Противоположным (сопротивление увеличивается при понижении температуры и наоборот) является тип NTC (от англ. Negative Temperature Coefficient, т.е отрицательный / отрицательный температурный коэффициент).

Термисторы часто классифицируют по диапазонам рабочих температур:

• Низкая температура (ниже 170К);
• Среднетемпературный (170-510 К);
• Высокая температура (более 510 К).

Обозначение термистора показано на рисунке ниже.

Термисторное устройство.

Обозначение на схемах

На принципиальной схеме значки термисторов почти такие же, как и символы обычных резисторов, но с наклонной линией, пересекающей прямоугольник. (см рис.9). Чтобы отличить тип термистора, внизу этой наклонной линии находится буква t с символом градуса и знаком «+» или «-», в зависимости от типа продукта. Например, + tº или –tº.

Рис. 9. Обозначения на схемах

Иногда указывается номинал термистора и его температурный диапазон.

Маркировка

Маркировать можно двумя способами: буквенно-цифровым и цветным, в виде колец и полос. Единых требований к буквенной маркировке нет — разные производители используют свои обозначения. Например, на дисковом термисторе могут быть символы «15Д-30», что означает номинальное сопротивление 15 Ом, диаметр изделия 30 мм. Здесь значение диаметра напрямую связано с рассеиваемой мощностью: чем больше диаметр, тем больше рассеиваемая мощность термистора.

Учтите, что другой производитель может обозначить эти параметры совершенно иначе. Поэтому лучше использовать техническую документацию производителя товара.