Termistor: podrobno v preprostem jeziku. Termistor - značilnosti in princip delovanja Termistorji in njihova uporaba

Razvoj elektronike vsako leto pridobiva zagon. Toda kljub novim izumom naprave, zasnovane v začetku 20. stoletja, zanesljivo delujejo v električnih tokokrogih. Ena taka naprava je termistor. Oblika in namen tega elementa sta tako raznolika, da ga lahko le izkušeni električarji hitro najdejo v vezju. Kaj je termistor, lahko razumete le, če poznate strukturo in lastnosti prevodnikov, dielektrikov in polprevodnikov.

Opis naprave

Temperaturni senzorji se pogosto uporabljajo v elektrotehniki. Skoraj vsi mehanizmi uporabljajo mikrovezja analognega in digitalnega termometra, termoelemente, uporovne senzorje in termistorje. Predpona v imenu naprave pove, da je termistor naprava, ki je odvisna od vpliva temperature. Količina toplote v okolju je glavni indikator pri njegovem delovanju. Zaradi segrevanja ali hlajenja se parametri elementa spremenijo, pojavi se signal, ki je na voljo za prenos krmilnim ali merilnim mehanizmom.

Termistor je elektronska naprava, v kateri so vrednosti temperature in upora povezane v obratnem sorazmerju.

Obstaja drugo ime za to - termistor. Toda to ni povsem pravilno, ker v resnici termistor je ena od podvrst termistorja. Sprememba toplote lahko vpliva na upornost uporovnega elementa na dva načina: poveča ali zmanjša.

Zato toplotne upore glede na temperaturni koeficient delimo na RTC (pozitivne) in NTC (negativne). Upori RTS se imenujejo pozistorji, upori NTC pa termistorji.

Razlika med napravami RTS in NTC je v tem, da se njihove lastnosti spremenijo, ko so izpostavljene podnebnim razmeram. Upornost pozistorjev je neposredno sorazmerna s količino toplote v okolju. Ko se naprave NTC segrejejo, se njegova vrednost zmanjša.

Tako bo povečanje temperature posistorja povzročilo povečanje njegove upornosti, za termistor pa - do padca.

Vrsta termistorja na diagramih električnega tokokroga izgleda kot navaden upor. Posebnost je ravna črta pod kotom, ki prečrta element. To kaže, da upor ni konstanten, ampak se lahko spreminja glede na zvišanje ali znižanje temperature v okolju.

Glavna snov za ustvarjanje posistorjev je Barijev titanat. Tehnologija izdelave NTC naprav je bolj zapletena zaradi mešanja različnih snovi: polprevodnikov s primesmi in steklastih oksidov prehodnih kovin.

Razvrstitev termistorjev

Mere in zasnova termistorjev so različne in odvisne od njihovega področja uporabe.

Oblika termistorjev je lahko podobna:

Najmanjši termistorji so v obliki kroglic. Njihove dimenzije so manjše od 1 milimetra, lastnosti elementov pa so stabilne. Pomanjkljivost je nezmožnost medsebojne zamenjave v električnih tokokrogih.

Razvrstitev termistorjev po številu stopinj v Kelvinu:

• ultra visoka temperatura - od 900 do 1300;
• visoka temperatura - od 570 do 899;
• srednja temperatura - od 170 do 510;
• nizka temperatura - do 170.

Največje segrevanje, čeprav je sprejemljivo za termoelemente, vpliva na njihovo delovanje s poslabšanjem kakovosti in povzroča znatne napake v delovanju.

Tehnične značilnosti in princip delovanja

Izbira termistorja za krmilni ali merilni mehanizem se izvede glede na nazivni potni list ali referenčne podatke. Načelo delovanja, glavne značilnosti in parametri termistorjev in pozistorjev so podobni. Toda nekatere razlike še vedno obstajajo.

RTS - elementi se ocenjujejo s tremi opredeljujočimi kazalniki: temperaturne in statične volt-amperske karakteristike, toplotni koeficient upora (TCR).

Termistor ima širši seznam.

Poleg parametrov, podobnih posistorju, so indikatorji naslednji:

• nazivni upor;
• koeficienti disipacije, energijska občutljivost in temperatura;
• časovna konstanta;
• temperaturo in moč do maksimuma.

Od teh kazalnikov so glavni tisti, ki vplivajo na izbiro in oceno termistorja:

• nazivni upor;
• toplotni koeficient upora;
• disipacija moči;
• delovno temperaturno območje.

Nazivni upor se določi pri določeni temperaturi (običajno dvajset stopinj Celzija). Njegova vrednost v sodobnih termistojih se giblje od nekaj deset do sto tisoč ohmov.

Določena napaka v nominalni vrednosti upora je sprejemljiva. Ne sme biti večji od 20% in mora biti naveden v podatkih o potnem listu naprave.

TCS je odvisen od toplote. Nastavi količino spremembe upora, ko temperatura niha za en razdelek. Indeks v njegovi oznaki označuje število stopinj Celzija ali Kelvina v času merjenja.

Sprostitev toplote na delu se pojavi zaradi pretoka toka skozi njega, ko je priključen na električni krog. Disipacijska moč je vrednost, pri kateri se uporovni element segreje od 20 stopinj Celzija do najvišje dovoljene temperature.

Interval delovne temperature prikazuje vrednost, pri kateri naprava dolgo časa deluje brez napak in poškodb.

Načelo delovanja toplotnih uporov temelji na spremembi njihove upornosti pod vplivom toplote.

To se zgodi iz več razlogov:

• zaradi fazne transformacije;
• ioni s spremenljivo valenco močneje izmenjujejo elektrone;
• koncentracija nabitih delcev v polprevodniku je razporejena na drugačen način.

Termistorji se uporabljajo v kompleksnih napravah, ki se uporabljajo v industriji, kmetijstvu in avtomobilskih elektronskih vezjih. Najdemo jih tudi v napravah, ki obdajajo človeka v vsakdanjem življenju - pralni stroji, pomivalni stroji, hladilniki in druga oprema z nadzorom temperature.

Elektrotehnika / Polprevodniška elektronika / 8.2.1. Načelo delovanja pozistorjev

Pozistor je polprevodniški termistor s pozitivnim temperaturnim koeficientom upora.

V množični proizvodnji so pozistorji izdelani na osnovi keramike iz barijevega titanata. Barijev titanat BaTiO 3 je dielektrik z upornostjo pri sobni temperaturi 10 10 ... 10 12 Ohm. cm, kar znatno presega upornost polprevodnikov. Če pa se v sestavo vnesejo primesi elementov redkih zemelj (lantan, cerij itd.) ali drugih elementov (niobij, tantal, antimon, bizmut itd.), ki imajo večjo valenco kot titan in ionski polmer barijev titanat keramika , blizu polmera titanovega iona, bo to privedlo do zmanjšanja upornosti na 10...10 2 Ohmov. cm, kar ustreza upornosti polprevodniških materialov.

Polprevodniški barijev titanat ima anomalično temperaturno odvisnost upornosti: v ozkem temperaturnem območju se pri segrevanju nad Curiejevo točko upornost polprevodniškega barijevega titanata poveča za več vrst velikosti.

Mehanizem električne prevodnosti polprevodniškega barijevega titanata v prisotnosti nečistoč lahko predstavimo na naslednji način. Nečistoča elementa redkih zemelj (na primer lantana) nadomesti barij na mestu kristalne mreže. Nekateri atomi titana, ki ohranjajo električno nevtralnost celotnega kristala, ujamejo odvečne valenčne elektrone lantana, ki ima višjo valenco kot barij. Ujeti elektroni, ki so v kvazistabilnem stanju, se zlahka premikajo pod vplivom električnega polja in določajo električno prevodnost materiala.

V polprevodniškem barijevem titanatu so štirivalentni in trivalentni titanovi ioni. Med titanovimi ioni različnih valenc se lahko izmenjujejo elektroni. V tem primeru postane vsak titanov ion tri- ali štirivalenten. Ta proces je odgovoren za električno prevodnost barijevega titanata.

Pri nikljevem oksidu opazimo tudi pojav polprevodniških lastnosti v ionskih kristalih pod vplivom nečistoč. Polprevodnike, proizvedene s to metodo, včasih imenujemo polprevodniki z valenčnim nadzorom.

Tehnologija izdelave posistorjev je podobna tehnologiji izdelave izdelkov iz drugih keramičnih materialov. Po mešanju začetnih komponent in snovi, ki vsebujejo primesne elemente, se izvede prvo žganje te mešanice pri temperaturi okoli 1000 °C.

Nastalo trdno maso zdrobimo in nato oblikujemo v surovce. Sekundarno žganje se izvaja pri temperaturi 1300...1400 °C.

Posledično je uporovni sloj posistorja sestavljen iz velikega števila kontaktov med

so zrna ali kristaliti polprevodniškega barijevega titanata.

Upornost posistorja je odvisna od upornosti osiromašenih površinskih plasti na zrnih. Izkaže se, da je višina površinskih potencialnih pregrad majhna pri temperaturah pod Curiejevo točko, ko v zrnih obstaja spontana polarizacija in ima material zelo visoko dielektrično konstanto.

Pri temperaturah nad Curiejevo točko je barijev titanat podvržen fazni transformaciji iz feroelektričnega v paraelektrično stanje. V tem primeru spontana polarizacija izgine, dielektrična konstanta se močno zmanjša, višina površinskih potencialnih pregrad na zrnih se poveča in upor posistorja se poveča (slika 8.3).

Območje rasti upora je odvisno od Curiejeve točke keramike. Curiejevo točko barijevega titanata je mogoče premakniti proti nizkim temperaturam z delno zamenjavo barija s stroncijem. Nasprotno pa lahko Curiejevo točko premaknemo proti višjim temperaturam z delno zamenjavo barija s svincem.

Delna zamenjava titana s cirkonijem, kositrom ali samarijem prav tako zmanjša Curiejevo točko. Ta regulacija omogoča ustvarjanje pozistorjev, pri katerih se v različnih temperaturnih območjih opazi pozitiven temperaturni koeficient upora.

Včasih se za izdelavo pozistorjev uporabljajo monokristalni silicij, germanij in drugi polprevodniški materiali. Načelo delovanja takšnih pozistorjev temelji na zmanjšanju mobilnosti nosilcev naboja z naraščajočo temperaturo

Termistorji

Oznaka na diagramu, sorte, uporaba

V elektroniki je vedno nekaj za meriti ali ovrednotiti. Na primer temperatura. To nalogo uspešno opravljajo termistorji - elektronske komponente na osnovi polprevodnikov, katerih upornost se spreminja glede na temperaturo.

Tukaj ne bom opisal teorije fizikalnih procesov, ki se pojavljajo v termistorji, ampak se bom približal praksi - bralca bom seznanil z oznako termistorja na diagramu, njegovim videzom, nekaterimi sortami in njihovimi značilnostmi.

Na shemah vezja je termistor označen tako.

Odvisno od področja uporabe in vrste termistorja se lahko njegova oznaka na diagramu nekoliko razlikuje. Vedno pa ga lahko prepoznate po značilnem napisu t oz t 0 .

Glavna značilnost termistorja je njegova TKS. TKS je temperaturni koeficient upora. Prikazuje, za koliko se spremeni upornost termistorja, ko se temperatura spremeni za 1 0 C (1 stopinjo Celzija) ali 1 stopinjo Kelvina.

Termistorji imajo več pomembnih parametrov. Ne bom jih navajal, to je ločena zgodba.

Na fotografiji je prikazan termistor MMT-4V (4,7 kOhm). Če ga priključite na multimeter in ga segrejete na primer s pištolo za vroč zrak ali spajkalno konico, se lahko prepričate, da njegov upor pada z naraščajočo temperaturo.

Termistorje najdemo skoraj povsod. Včasih ste presenečeni, da jih prej niste opazili, niste bili pozorni nanje. Oglejmo si ploščo iz polnilnika IKAR-506 in jih poskusimo najti.

Tukaj je prvi termistor. Ker je v ohišju SMD in ima majhno velikost, je spajkan na majhno ploščo in nameščen na aluminijastem radiatorju - nadzoruje temperaturo ključnih tranzistorjev.

drugič To je tako imenovani NTC termistor ( JNR10S080L). Povedal vam bom več o teh. Služi za omejevanje zagonskega toka. Smešno je. Izgleda kot termistor, vendar služi kot zaščitni element.

Iz neznanega razloga, ko govorimo o termistorjih, običajno mislijo, da se uporabljajo za merjenje in nadzor temperature. Izkazalo se je, da so našli uporabo kot varnostne naprave.

Termistorje vgrajujemo tudi v avtomobilske ojačevalnike. Tukaj je termistor v ojačevalniku Supra SBD-A4240. Tukaj je vključen v vezje zaščite pred pregrevanjem ojačevalnika.

Tukaj je še en primer. To je litij-ionska baterija DCB-145 iz izvijača DeWalt. Oziroma njegova "drobovina". Za nadzor temperature baterijskih celic se uporablja merilni termistor.

Skoraj neviden je.

Napolnjena je s silikonsko tesnilno maso. Ko je baterija sestavljena, se ta termistor tesno prilega eni od baterijskih celic Li-ion.

Neposredno in posredno ogrevanje.

Glede na način ogrevanja delimo termistorje v dve skupini:

Neposredno ogrevanje.

Kaj je termistor in njegova uporaba v elektroniki

To je takrat, ko se termistor segreje z zunanjim zrakom ali tokom, ki teče neposredno skozi sam termistor. Neposredno ogrevani termistorji se običajno uporabljajo za merjenje temperature ali temperaturno kompenzacijo. Takšne termistorje lahko najdemo v termometrih, termostatih, polnilnikih (na primer za Li-ionske baterije v izvijačih).

Indirektno ogrevanje. Takrat se termistor segreje z bližnjim grelnim elementom. Hkrati sam in grelni element nista električno povezana drug z drugim. V tem primeru je upornost termistorja določena s funkcijo toka, ki teče skozi grelni element, ne skozi termistor. Termistorji s posrednim ogrevanjem so kombinirane naprave.

NTC termistorji in pozistorji.

Glede na odvisnost spremembe upora od temperature so termistorji razdeljeni na dve vrsti:

NTC termistorji;

PTC termistorji (aka pozistorji).

Ugotovimo, kakšna je razlika med njimi.

NTC termistorji.

NTC termistorji so dobili ime po kratici NTC - Negativni temperaturni koeficient ali "negativni koeficient upora". Posebnost teh termistorjev je v tem, da Pri segrevanju se njihova odpornost zmanjša. Mimogrede, tako je NTC termistor označen na diagramu.

Oznaka termistorja na diagramu

Kot lahko vidite, so puščice na oznaki v različnih smereh, kar kaže na glavno lastnost NTC termistorja: temperatura se poveča (puščica navzgor), upor pade (puščica navzdol). In obratno.

V praksi najdemo NTC termistor v vsakem stikalnem napajalniku. Takšen termistor je na primer mogoče najti v napajalniku računalnika.

NTC termistor smo že videli na plošči ICAR, le da je bil tam sivo zelene barve.

Ta fotografija prikazuje NTC termistor podjetja EPCOS. Uporablja se za omejitev zagonskega toka.

Za NTC termistorje je praviloma navedena njegova upornost pri 25 0 C (za dani termistor je to 8 Ohmov) in največji delovni tok. To je običajno nekaj amperov.

Ta NTC termistor je zaporedno nameščen na vhodu 220 V omrežne napetosti. Oglejte si diagram.

Ker je zaporedno povezan z bremenom, ves porabljeni tok teče skozi njega. NTC termistor omejuje zagonski tok, ki nastane zaradi polnjenja elektrolitskih kondenzatorjev (na diagramu C1). Naval polnilnega toka lahko povzroči okvaro diod v usmerniku (diodni most na VD1 - VD4).

Ob vsakem vklopu napajalnika se začne kondenzator polniti in skozi NTC termistor začne teči tok. Odpornost NTC termistorja je visoka, saj se še ni imel časa segreti. Tok, ki teče skozi NTC termistor, ga segreje. Po tem se upornost termistorja zmanjša in praktično ne moti pretoka toka, ki ga porabi naprava. Tako je zaradi NTC termistorja mogoče zagotoviti "gladek zagon" električne naprave in zaščititi usmerniške diode pred okvaro.

Jasno je, da je NTC termistor med vklopljenim stikalnim napajanjem v "ogretem" stanju.

Če kateri koli element v vezju odpove, se poraba toka običajno močno poveča. Hkrati so pogosti primeri, ko NTC termistor služi kot nekakšna dodatna varovalka in tudi odpove zaradi prekoračitve največjega delovnega toka.

Okvara ključnih tranzistorjev v napajalniku polnilnika je povzročila prekoračitev največjega obratovalnega toka tega termistorja (max 4A) in ta je pregorel.

PTC upori. PTC termistorji.

termistorji, katerih odpornost se pri segrevanju poveča, imenujemo pozistorji. So tudi PTC termistorji (PTC - Pozitiven temperaturni koeficient , "Koeficient pozitivnega upora").

Omeniti velja, da so pozistorji manj razširjeni kot NTC termistorji.

Simbol za posistor v diagramu.

PTC upore je enostavno zaznati na plošči katerega koli barvnega CRT televizorja (s slikovno cevjo). Tam je nameščen v vezju za razmagnetenje. V naravi obstajajo tako dvopolni pozistorji kot tripolni.

Na fotografiji je predstavnik dvopolnega posistorja, ki se uporablja v demagnetizacijskem vezju kineskopa.

Delovna tekočina posistorja je nameščena znotraj ohišja med vzmetnimi sponkami. Pravzaprav je to sam posistor. Navzven je videti kot tablica s kontaktno plastjo, nabrizgano ob straneh.

Kot sem že rekel, se pozistorji uporabljajo za razmagnetenje slikovne cevi oziroma njene maske. Zaradi zemeljskega magnetnega polja ali vpliva zunanjih magnetov se maska ​​namagneti, barvna slika na ekranu kineskopa pa se popači in pojavijo se lise.

Verjetno se vsi spomnijo značilnega "žvenketajočega" zvoka, ko se televizor vklopi - to je trenutek, ko deluje demagnetizacijska zanka.

Poleg dvopolnih pozistorjev se široko uporabljajo tripolni pozistorji.

Njihova razlika od dvopolnih je v tem, da so sestavljeni iz dveh "tabletnih" pozistorjev, ki sta nameščena v enem ohišju. Te "tablice" izgledajo popolnoma enako. Ampak to ni res. Poleg tega, da je ena tableta nekoliko manjša od druge, je njihova odpornost na hladno (pri sobni temperaturi) različna. Ena tablica ima upornost približno 1,3 ~ 3,6 kOhm, medtem ko ima druga le 18 ~ 24 Ohm.

V vezju za razmagnetenje kineskopa se uporabljajo tudi tripolni pozistorji, kot so dvopolni, vendar je njihovo povezovalno vezje nekoliko drugačno. Če posistor nenadoma odpove, in to se zgodi precej pogosto, se na TV-zaslonu pojavijo pike z nenaravnim barvnim prikazom.

O uporabi pozistorjev v razmagnetnem vezju slikovnih cevi sem že govoril tukaj.

Tako kot termistorji NTC se tudi pozistorji uporabljajo kot zaščitne naprave. Ena vrsta posistorja je samoponovna varovalka.

SMD termistorji.

Z aktivno uvedbo montaže SMT so proizvajalci začeli proizvajati termistorje za površinsko montažo. Po videzu se takšni termistorji malo razlikujejo od keramičnih SMD kondenzatorjev. Velikosti ustrezajo standardnim serijam: 0402, 0603, 0805, 1206. Na tiskanem vezju jih je skoraj nemogoče vizualno ločiti od bližnjih SMD kondenzatorjev.

Vgrajeni termistorji.

Vgrajeni termistorji se aktivno uporabljajo tudi v elektroniki. Če imate spajkalno postajo z nadzorom temperature konice, je v grelni element vgrajen tankoslojni termistor. Termistorji so vgrajeni tudi v sušilnik za lase toplozračnih spajkalnih postaj, vendar je tam ločen element.

Omeniti velja, da se v elektroniki skupaj s termistorji aktivno uporabljajo toplotne varovalke in termični releji (na primer tipa KSD), ki jih je prav tako enostavno najti v elektronskih napravah.

Zdaj, ko smo se seznanili s termistorji, je čas, da spoznamo njihove parametre.

Domov »Radijska elektronika za začetnike» Trenutna stran

T Morda vas bo zanimalo tudi:

TERMOREZISTORI

Termistor- polprevodniški upor, ki uporablja odvisnost električnega upora polprevodniškega materiala od temperature.

Za termistor je značilen visok temperaturni koeficient upora (TCR), enostavnost naprave, sposobnost delovanja v različnih podnebnih razmerah pri znatnih mehanskih obremenitvah in stabilnost lastnosti skozi čas.

Slika 2.1. Termistorji.

Gradnja Termistorje izdelujemo v obliki palic, cevi, diskov, podložk, kroglic in tankih plošč predvsem po metodah praškaste metalurgije. Njihove velikosti se lahko razlikujejo od 1–10 mikronov do 1–2 cm.

Razvrstitev. Termistorji so razvrščeni glede na glavne parametre.

po delovni temperaturi:

§ ultra nizke temperature (temperatura 4,2 K),

§ nizka temperatura (temperatura pod 170 K),

§ srednja temperatura (170–510 K)

§ visoka temperatura (nad 570 K).

§ ultra visoke temperature (temperatura 900–1300 K).

glede na znak TKS:

§ pozistorji (PTC termistorji) - termistorji s pozitivnim temperaturnim koeficientom upora (PTCR);

§ termistorji (NTC termistorji) - termistorji z negativnim temperaturnim koeficientom upora (NTC);

nato način ogrevanja:

§ z neposrednim ogrevanjem;

§ s posrednim ogrevanjem.

Poleg razvrščanja po osnovnih parametrih ločimo termistorje tudi po namenu, po načinih zaščite, po zasnovi, po vrsti materiala, po tehnologiji izdelave in načinu delovanja.

Način delovanja termistorjev je odvisen od tega, za kateri del statične tokovno-napetostne karakteristike (volt-amperske karakteristike) je izbrana delovna točka. Po drugi strani je tokovno-napetostna karakteristika odvisna tako od zasnove, dimenzij in glavnih parametrov termistorja kot tudi od temperature, toplotne prevodnosti okolja in toplotne povezave med termistorjem in okoljem. Termistorji z delovno točko na začetnem (linearnem) odseku tokovno-napetostne karakteristike se uporabljajo za merjenje in nadzor temperature ter kompenzacijo temperaturnih sprememb parametrov električnih tokokrogov in elektronskih naprav. Termistorji z delovno točko v padajočem delu tokovno-napetostne karakteristike (z negativnim uporom) se uporabljajo kot zagonski releji, časovni releji, merilniki moči elektromagnetnega sevanja v mikrovalovni pečici, stabilizatorji temperature in napetosti. Način delovanja termistorja, pri katerem je delovna točka tudi na padajočem odseku tokovno-napetostne karakteristike (pri tem se uporablja odvisnost upora termistorja od temperature in toplotne prevodnosti okolja), je značilen za termistorje, ki se uporabljajo v toplotni nadzor in požarni alarmni sistemi, regulacija nivoja tekočih in zrnatih medijev; Delovanje takšnih termistorjev temelji na pojavu relejnega učinka v tokokrogu s termistorjem, ko se spremeni temperatura okolice ali pogoji izmenjave toplote med termistorjem in medijem.

riž. 2.2. Razvrstitev termistorjev.

Glavni parametri termistorja so: nazivni upor, temperaturni koeficient upora, delovno temperaturno območje, največja dovoljena disipacija moči.

Obstajajo termistorji z negativnim (termistorji) in pozitivnim (pozitorji) TCS. Imenujejo se tudi NTC termistorji oziroma PTC termistorji. Pri pozistorjih z naraščanjem temperature narašča tudi upor, pri termistorjih pa je ravno nasprotno: z naraščanjem temperature se upor zmanjšuje.

Negativni TCR termistorji so narejeni iz mešanice polikristalnih oksidov prehodnih kovin (na primer MnO, CoO?, NiO, CuO), dopiranih z Ge in Si, polprevodnikov tipa A III B V, steklastih polprevodnikov in drugih materialov.

Izdelujejo se tudi termistorji posebne izvedbe - s posrednim ogrevanjem. Takšni termistorji imajo ogrevano navitje, izolirano od polprevodniškega uporovnega elementa (če je moč, sproščena v uporovnem elementu, majhna, potem je toplotni režim termistorja določen s temperaturo grelnika, to je tokom v njem). Tako postane mogoče spremeniti stanje termistorja, ne da bi spremenili tok skozi njega. Tak termistor se uporablja kot spremenljivi upor, ki se električno krmili na daljavo.

Konvencionalna slika termistorjev. Termistorji so vrsta upora, zato so sliki navadnega upora dodani dodatni grafični elementi.

riž. 2.3. Običajna podoba termistorjev: a) splošna grafična podoba; b) termistor (termistor z negativnim TKS); c) posistor (termistor s pozitivnim TCS); d) termistorji s posrednim ogrevanjem.

Simbol za termistorje. Trenutno industrija proizvaja termistorje, ki ustrezajo trem različnim standardom GOST: GOST 13453-64, GOST 13453-68, GOST 17598-72. Poleg veljavnih standardov izdelujejo termistorje različni proizvajalci, ki imajo svoj sistem označevanja. V skladu z veljavnim standardom (GOST 13453-64, GOST 13453-68, GOST 17598-72) simbol za upore sestavljajo naslednji elementi.

prvi element- črka ali kombinacija črk, ki označuje podrazred uporov:

TP - termistor z negativnim TKC (termistor),

TPP je termometer s pozitivnim TKC (posistor).

drugi element— številke označujejo skupino uporovnega materiala elementa:

1 - kobalt-mangan,

2 - baker-mangan,

3 - baker-kobalt-mangan,

4 - nikelj-kobalt-mangan,

5 - na osnovi barijevega titanata, dopiranega z germanijem;

6 - na osnovi dopiranih trdnih raztopin v sistemu BaTiO 3 - BaSnO 3;

8 - na osnovi vanadijevega nevanadijevega oksida in številnih nekristalnih trdnih raztopin:

9 - na osnovi vanadijevega dioksida VO 2;

10 - na osnovi (Ba, Sr) TiO 3 sistema;

11 - na osnovi (Ba, Sr) (Ti, Sn) O 3 sistema, dopiranega s cerijem.

tretji element- nazivni upor in črkovna oznaka merske enote (Ohm, kOhm) ali številka (števke) - označuje registrsko številko določenega tipa upora (za termistorje prejšnjih let proizvodnje;

četrti element— toleranca (%).

Na primer, TP-2-33 kOhm ±20%.— termistor z negativnim TKC, razvojna serijska številka 2, nazivni upor 33 kOhm, toleranca ±20 %. Poleg novih so tu še termistorji iz prejšnjih let proizvodnje. Osnova je bila sestava polprevodniškega materiala, iz katerega je bil izdelan njihov temperaturno občutljivi element. na primer MMT— baker-mangan; KMT— kobalt-mangan. Označeni so stabilizatorji napetosti TP2/0,5; TP2/2; TP6/2.Črke predstavljajo T(termo) R( upor) p(direktno ogrevanje).

Pozistor in termistor, kakšna je razlika?

Številka v števcu označuje nazivno vrednost napetosti v voltih, imenovalec pa povprečni delovni tok v miliamnerjih. Temperaturni senzorji TRP 68–01I – T(termo), R( upor). p(direktno ogrevanje), 68 – odzivna temperatura, 0 C, 01 – serijska številka razvoja dizajna. IN - z izoliranimi vodi od telesa

Označeni so mikrovalovni merilniki moči starejših modelov T8, T9, TS-1 in TS-2. Črka Š tukaj označuje majhno kapacitivnost shunta. Kasnejši razvoj je označen kot ST-3-29 in ST3-32. Termistorji za posredno ogrevanje starih izvedb za krmilne sisteme z globoko povratno zvezo so označeni kot TKP-20, TKP-50 in TKP-350. Številke označujejo vrednost upora v Ohmih. Kasneje so bili za te namene razviti termistorji ST1-21, ST3-21, ST1-27 in ST3-27. V termistorjih visoke stabilnosti TPA-1 in TPA-2 črka A označuje uporovni material na osnovi monokristalov. polprevodniškega diamanta

Glavni parametri in značilnosti

Značilnosti termistorjev. Značilnost termistorjev je njihova statična tokovno-napetostna karakteristika. Predstavlja odvisnost toka, ki teče skozi termistor, od uporabljene napetosti v pogojih toplotnega ravnovesja med njim in zunanjim okoljem. Vrsta nelinearne statične tokovno-napetostne karakteristike je odvisna od upornosti temperaturno občutljivega elementa, njegove zasnove, splošnih dimenzij, stopnje toplotne povezanosti z okoljem in zunanje temperature.

riž. 2.4. Temperaturne odvisnosti upornosti termistorjev z negativno (a) in pozitivno (b) TCS

Vrsta tokovno-napetostnih karakteristik termistorjev za indirektno ogrevanje je v veliki meri odvisna od toka, ki teče skozi grelno navitje I p. navijanje.

riž. 2.5. Grelne lastnosti posrednih grelnih termistorjev

Osnovni parametri termistorjev.

§ R n- nazivni upor - upornost termistorjev pri določeni temperaturi okolja, običajno 25°C ali 20°C.

§ T 2, T 1 delovno temperaturno območje;

§ α - temperaturni koeficient upora - označuje spremembo upora termistorja v %, ko se temperatura spremeni za 1 stopinjo, običajno je navedena za isto temperaturo kot nazivni upor.

§ Konstanta IN- vrednost, ki označuje temperaturno občutljivost termistorjev v določenem temperaturnem območju. Določeno s fizikalnimi lastnostmi polprevodniškega materiala, izračunanimi po formuli:
, Kje

R 1 - upornost termistorja, izmerjena pri temperaturi T 1, Ohm;
R 2 - upornost termistorja, izmerjena pri temperaturi T 2, Ohm.

§ R max— največja disipacijska moč je dovoljena moč pri temperaturi 25 °C (ali drugi, določeni v specifikacijah), pri kateri za določen čas (najmanjši čas delovanja) ostanejo parametri termistorjev v mejah, določenih v specifikacijah.

Prejšnji123456789Naslednji

POGLEJ VEČ:

Beseda "termistor" je samoumevna: TOPLOTNI UPOR je naprava, katere upor se spreminja s temperaturo.

Termistorji so večinoma nelinearne naprave in imajo pogosto velike razlike v parametrih. Zato mnogi, tudi izkušeni inženirji in oblikovalci vezij, doživljajo neprijetnosti pri delu s temi napravami. Če pa si te naprave podrobneje ogledate, lahko vidite, da so termistorji pravzaprav precej preproste naprave.

Najprej je treba povedati, da se vse naprave, ki spreminjajo upor s temperaturo, ne imenujejo termistorji. na primer uporovni termometri, ki so izdelani iz majhnih zvitkov zvite žice ali iz napršenih kovinskih filmov. Čeprav so njihovi parametri odvisni od temperature, pa delujejo drugače kot termistorji. Običajno se izraz "termistor" uporablja za temperaturno občutljive polprevodnik naprave.

Obstajata dva glavna razreda termistorjev: negativni TCR (temperaturni koeficient upora) in pozitivni TCR.

Obstajata dve bistveno različni vrsti izdelanih termistorjev s pozitivnim TCR. Nekateri so narejeni kot NTC termistorji, drugi pa iz silicija. Na kratko bodo opisani pozitivni termistorji TCR, s poudarkom na pogostejših negativnih termistorjev TCR. Tako bomo, če ni posebnih navodil, govorili o termistorjih z negativnim TCR.

NTC termistorji so zelo občutljive, nelinearne naprave z ozkim dosegom, katerih upor se zmanjšuje z naraščanjem temperature. Slika 1 prikazuje krivuljo, ki prikazuje spremembo upora glede na temperaturo in je tipična temperaturna odvisnost upora. Občutljivost je približno 4-5%/o C. Obstaja širok razpon vrednosti upora, sprememba upora pa lahko doseže več ohmov in celo kiloohmov na stopinjo.

Slika 1 Negativni TCR termistorji so zelo občutljivi in ​​precejšnji

Stopnje so nelinearne. R o je lahko v ohmih, kiloohmih ali megoohmih:

1-razmerje upora R/R o; 2- temperatura v o C

Termistorji so v bistvu polprevodniška keramika. Izdelani so iz prahu kovinskega oksida (običajno nikljevega in manganovega oksida), včasih z dodatkom majhnih količin drugih oksidov. Praškaste okside mešamo z vodo in različnimi vezivi, da dobimo tekoče testo, ki mu damo želeno obliko in žgemo pri temperaturah nad 1000 o C.

Prevodna kovinska prevleka (običajno srebrna) je privarjena in vodi povezani. Končan termistor je običajno prevlečen z epoksidno smolo ali steklom ali zaprt v kakšnem drugem ohišju.

Iz sl. 2 lahko vidite, da obstaja veliko vrst termistorjev.

Termistorji imajo obliko diskov in podložk s premerom od 2,5 do približno 25,5 mm ter obliko palic različnih velikosti.

Nekateri termistorji so najprej izdelani kot velike plošče in nato razrezani na kvadrate. Zelo majhne termistorje iz kroglic naredimo tako, da neposredno zažgemo kapljico testa na dveh ognjevzdržnih terminalih iz titanove zlitine in nato potopimo termistor v steklo, da ustvarimo premaz.

Tipični parametri

Beseda "tipični parametri" ni povsem pravilna, saj obstaja le nekaj tipičnih parametrov za termistorje. Na voljo je enako veliko število specifikacij za različne tipe, velikosti, oblike, ocene in tolerance termistorjev. Poleg tega pogosto termistorji, ki jih proizvajajo različni proizvajalci, niso zamenljivi.

Kupite lahko termistorje z upornostjo (pri 25 o C - temperatura, pri kateri se običajno določi upornost termistorja) od enega ohma do deset megohmov ali več.

Odpornost je odvisna od velikosti in oblike termistorja, vendar pa se lahko za vsako specifično vrsto vrednosti odpornosti razlikujejo za 5-6 velikosti, kar dosežemo s preprosto spremembo mešanice oksidov. Pri zamenjavi zmesi se spremeni tudi vrsta temperaturne odvisnosti upora (krivulja R-T) in spremeni se stabilnost pri visokih temperaturah. Na srečo so termistorji z dovolj visokim uporom za uporabo pri visokih temperaturah tudi bolj stabilni.

Poceni termistorji imajo običajno precej velika odstopanja parametrov. Na primer, dovoljene vrednosti upora pri 25 o C se gibljejo v območju od ± 20% do ± 5%. Pri višjih ali nižjih temperaturah se razpon parametrov še poveča. Za tipičen termistor z občutljivostjo 4 % na stopinjo Celzija bodo ustrezna izmerjena temperaturna toleranca v razponu od približno ±5 °C do ±1,25 °C pri 25 °C, o katerih bomo razpravljali kasneje v tem članku.

Prej je bilo rečeno, da so termistorji naprave ozkega dosega. To je treba pojasniti: večina termistorjev deluje v območju od -80 °C do 150 °C, obstajajo pa naprave (običajno s stekleno prevleko), ki delujejo pri 400 °C in višjih temperaturah.

Vendar za praktične namene večja občutljivost termistorjev omejuje njihovo uporabno temperaturno območje. Upor tipičnega termistorja se lahko spreminja za faktor 10.000 ali 20.000 pri temperaturah v območju od -80 °C do +150 °C uporablja se preklapljanje obsega). Odpornost termistorja, ocenjena na nič stopinj, ne bo presegla nekaj ohmov pri

Večina termistorjev uporablja spajkanje za notranjo povezavo vodnikov. Očitno je, da takega termistorja ni mogoče uporabiti za merjenje temperatur nad tališčem spajke. Tudi brez spajkanja je epoksidna prevleka termistorjev obstojna le pri temperaturi največ 200 °C. Za višje temperature je potrebna uporaba steklastih termistorjev z varjenimi ali staljenimi vodi.

Zahteve glede stabilnosti tudi omejujejo uporabo termistorjev pri visokih temperaturah. Struktura termistorjev se začne spreminjati, ko so izpostavljeni visokim temperaturam, hitrost in naravo spremembe pa v veliki meri določata mešanica oksidov in način izdelave termistorja. Določeno premikanje termistorjev z epoksidno smolo se začne pri temperaturah nad 100 °C ali več. Če tak termistor neprekinjeno deluje pri 150 o C, potem lahko drift merimo za več stopinj na leto. Termistorji z nizkim uporom (na primer ne več kot 1000 ohmov pri 25 o C) so pogosto še slabši - njihov zamik lahko opazimo pri delovanju pri približno 70 o C. Pri 100 o C pa postanejo nezanesljivi.

Poceni naprave z večjimi tolerancami so izdelane z manj pozornosti do podrobnosti in lahko dajo še slabše rezultate. Po drugi strani imajo nekateri pravilno zasnovani termistorji s stekleno prevleko odlično stabilnost tudi pri višjih temperaturah. Termistorji s stekleno prevleko imajo zelo dobro stabilnost, prav tako nedavno uvedeni disk termistorji s stekleno prevleko.

Ne smemo pozabiti, da je odnašanje odvisno od temperature in časa. Na primer, običajno je mogoče uporabiti termistor, prevlečen z epoksidno smolo, ko se za kratek čas segreje na 150 °C brez pomembnega premika.

Pri uporabi termistorjev je treba upoštevati nazivno vrednost konstantna disipacija moči. Na primer, majhen termistor, prevlečen z epoksi smolo, ima disipacijsko konstanto en milivat na stopinjo Celzija v mirnem zraku.

Parametri termistorja

Z drugimi besedami, en milivat moči v termistorju zviša njegovo notranjo temperaturo za eno stopinjo Celzija, dva milivata pa zvišata njegovo notranjo temperaturo za dve stopinji in tako naprej. Če priključite napetost enega volta na en kiloohmski termistor, ki ima konstanto disipacije en milivat na stopinjo Celzija, boste dobili merilno napako ene stopinje Celzija. Termistorji razpršijo več energije, če so spuščeni v tekočino. Isti majhen zgoraj omenjeni termistor z epoksidno prevleko razprši 8 mW/°C, če ga damo v dobro zmešano olje. Večji termistorji imajo boljšo dosledno disipacijo kot manjše naprave. Na primer, termistor v obliki diska ali podložke lahko oddaja moč 20 ali 30 mW/o C v zraku; ne smemo pozabiti, da tako kot se upor termistorja spreminja glede na temperaturo, se tudi njegova razpršena moč spreminja spremembe.

Enačbe za termistorje

Ni natančne enačbe, ki bi opisala obnašanje termistorja; obstajajo samo približne enačbe. Oglejmo si dve široko uporabljeni približni enačbi.

Prva približna enačba, eksponentna, je povsem zadovoljiva za omejena temperaturna območja, zlasti pri uporabi termistorjev z nizko natančnostjo.

Termistor je temperaturno občutljiv element iz polprevodniškega materiala. Obnaša se kot upor, občutljiv na temperaturne spremembe. Izraz "termistor" je okrajšava za temperaturno občutljiv upor. Polprevodniški material je material, ki prevaja električni tok bolje kot dielektrik, vendar ne tako dobro kot prevodnik.

Načelo delovanja termistorja

Tako kot uporovni termometri tudi termistorji uporabljajo spremembe vrednosti upora kot osnovo za merjenje. Vendar je upornost termistorja obratno sorazmerna s spremembami temperature in ne premo sorazmerna. Ko se temperatura okoli termistorja poveča, se njegova upornost zmanjša, in ko se temperatura zniža, se njegova upornost poveča.

Čeprav termistorji zagotavljajo odčitke tako natančne kot uporovni termometri, so termistorji pogosto zasnovani za merjenje v ožjem območju.

Termistor: podrobno v preprostem jeziku

Na primer, merilno območje uporovnega termometra je lahko od -32 °F do 600 °F, medtem ko bi termistor meril od -10 °F do 200 °F. Merilno območje za določen termistor je odvisno od velikosti in vrste polprevodniškega materiala, ki ga uporablja.

Tako kot termometri se tudi termistorji odzivajo na spremembe temperature s sorazmernim spreminjanjem upora in oba se pogosto uporabljata v mostičnih vezjih.

V tem vezju sprememba temperature in obratno razmerje med temperaturo in uporom termistorja določata smer toka toka. V nasprotnem primeru bo tokokrog deloval na enak način kot v primeru uporovnega termometra. Ko se temperatura termistorja spremeni, se spremeni njegov upor in most postane neuravnotežen. Zdaj bo skozi napravo stekel tok, ki ga je mogoče izmeriti. Izmerjeni tok je mogoče pretvoriti v temperaturne enote s pomočjo pretvorbene tabele ali z ustrezno kalibracijo lestvice.

Termistor (termistor) je polprevodniški elektronski element, ki izgleda kot stalni upor, vendar ima izrazito temperaturno karakteristiko. Ta vrsta elektronske naprave se običajno uporablja za spreminjanje analogne izhodne napetosti glede na spremembe temperature okolja. Z drugimi besedami, električne lastnosti termistorja in princip delovanja so neposredno povezani s fizikalnim pojavom - temperaturo.

Termistor je temperaturno občutljiv polprevodniški element, izdelan iz polprevodniških kovinskih oksidov. Običajno ima obliko diska ali krogle z metaliziranimi ali povezovalnimi vodi.

Takšne oblike omogočajo, da se vrednost upora spreminja sorazmerno z majhnimi spremembami temperature. Za standardne upore se zdi, da je sprememba upora zaradi segrevanja nezaželen pojav.

Vendar se zdi, da je ta isti učinek uspešen pri konstrukciji številnih elektronskih vezij, ki zahtevajo določanje temperature.

Ker je termistor nelinearna elektronska naprava s spremenljivim uporom, je zelo primeren za delovanje kot senzor termistorja. Te vrste senzorjev se pogosto uporabljajo za spremljanje temperature tekočin in plinov.

Kot polprevodniška naprava, narejena iz zelo občutljivih kovinskih oksidov, termistor deluje na molekularni ravni.

Valenčni elektroni postanejo aktivni in reproducirajo negativni TCR ali pasivni in nato reproducirajo pozitivni TCR.

Kot rezultat, elektronske naprave - termistorji - kažejo zelo dobro ponovljivo upornost, hkrati pa ohranjajo karakteristike delovanja, ki jim omogočajo produktivno delo v temperaturnem območju do 200 °C.

Uporaba termistorjev v praksi

Osnovna uporaba v tem primeru so uporovni temperaturni senzorji. Vendar pa se lahko ti isti elektronski elementi, ki pripadajo družini uporov, uspešno uporabljajo v seriji z drugimi komponentami ali napravami.

Preprosta vezja za priključitev termistorjev, ki prikazujejo delovanje naprav kot temperaturnih senzorjev - neke vrste pretvornikov napetosti zaradi sprememb upora

To povezovalno vezje vam omogoča nadzor toka, ki teče skozi komponento. Tako termistorji dejansko delujejo tudi kot omejevalniki toka.

Termistorje proizvajamo v različnih tipih, na osnovi različnih materialov in se razlikujejo po velikosti glede na odzivni čas in delovno temperaturo.

Obstajajo zaprte različice naprav, ki so zaščitene pred prodiranjem vlage. Obstajajo modeli za visoke delovne temperature in kompaktne velikosti.

Obstajajo tri najpogostejše vrste termistorjev:

• žoga,
• disk,
• kapsulirano.

Naprave delujejo glede na temperaturne spremembe:

1. Za zmanjšanje vrednosti upora.
2. Za povečanje vrednosti upora.

To pomeni, da obstajata dve vrsti naprav:

1. Z negativnim TCS (NTC).
2. Pozitiven TCS (PTC).

Negativni koeficient TCS

Negativni TCR NTC termistorji zmanjšajo svojo uporovno vrednost, ko se zunanja temperatura poveča. Praviloma se te naprave pogosto uporabljajo kot temperaturni senzorji, saj so idealne za skoraj vsako vrsto elektronike, ki zahteva nadzor temperature.

Relativno velik negativni odziv NTC termistorja pomeni, da lahko že majhne spremembe temperature bistveno spremenijo električni upor naprave. Zaradi tega dejavnika so modeli NTC idealni za natančno merjenje temperature.

Kalibracijsko (kontrolno) vezje termistorja: 1 - napajanje; 2 - smer toka; 3—preizkušani elektronski element, termistor; 4 - kalibracijski mikroampermeter

NTC termistorji, ki zmanjšujejo upornost z naraščanjem temperature, so na voljo z različnimi osnovnimi upornostmi. Običajno je osnovna odpornost pri sobni temperaturi.

Na primer: 25 °C se vzame kot referenčna (osnovna) temperaturna točka. Od tu so zgrajene vrednosti naprav, na primer naslednjih apoenov:

• 2,7 kOhm (25 °C),
• 10 kOhm (25ºC)
• 47 kOhm (25ºC)….

Druga pomembna značilnost je vrednost "B". Vrednost "B" je konstanta, ki jo določa keramični material, iz katerega je izdelan termistor.

Ista konstanta določa gradient krivulje upornega razmerja (R/T) v določenem temperaturnem območju med dvema temperaturnima točkama.

Vsak material termistorja ima drugačno konstanto materiala in zato individualno krivuljo upornost-temperatura.

Tako konstanta "B" določa eno vrednost upora pri bazi T1 (25 °C) in drugo vrednost pri T2 (na primer pri 100 °C).

Zato bo vrednost B določila konstanto materiala termistorja, omejeno z obsegom T1 in T2:

B * T1 / T2 (B * 25 / 100)

p.s. Temperaturne vrednosti v izračunih so vzete v Kelvinovi kalibraciji.

Iz tega sledi, da bo moral inženir elektronike z vrednostjo "B" (iz proizvajalčevih karakteristik) določene naprave ustvariti le tabelo temperatur in uporov, da bi sestavil ustrezen graf z uporabo naslednje normalizirane enačbe:

B (T1/T2) = (T 2 * T 1 / T 2 – T 1) * ln(R1/R2)

kjer je: T 1, T 2 – temperature v stopinjah Kelvina; R 1, R 2 – upornosti pri ustreznih temperaturah v Ohmih.

Na primer, termistor NTK z uporom 10 kOhm ima vrednost "V" 3455 v temperaturnem območju 25 - 100 °C.

Očitno je, da termistorji eksponentno spreminjajo upor s spremembami temperature, zato je značilnost nelinearna. Več ko je kontrolnih točk nastavljenih, natančnejša je krivulja.

Uporaba termistorja kot aktivnega senzorja

Ker je naprava aktivni tip senzorja, za delovanje potrebuje vzbujevalni signal. Vsaka sprememba upora, ki je posledica spremembe temperature, se pretvori v spremembo napetosti.

Industrija proizvaja termistorje različnih izvedb, vključno z visoko natančnimi, zanesljivo zaščitenimi za uporabo v sistemih na visoki ravni.

Najlažji način za doseganje tega učinka je uporaba termistorja kot dela vezja delilnika potencialov, kot je prikazano na spodnji sliki. V vezje upora in termistorja se napaja konstantna napetost.

Na primer, uporablja se vezje, kjer je termistor 10 kOhm zaporedno povezan z uporom 10 kOhm. V tem primeru bo izhodna napetost pri osnovni T = 25 °C polovica napajalne napetosti.

Tako je vezje delilnika potencialov primer preprostega pretvornika odpornosti na napetost. Tu je upornost termistorja regulirana s temperaturo, čemur sledi tvorba vrednosti izhodne napetosti, ki je sorazmerna s temperaturo.

Preprosto povedano: toplejše kot je telo termistorja, nižja je izhodna napetost.

Medtem, če se spremeni položaj serijskega upora, RS in termistorja R TH, se bo raven izhodne napetosti spremenila v nasprotni vektor. Se pravi, bolj ko se termistor segreva, višja bo raven izhodne napetosti.

Termistorje je mogoče uporabiti tudi kot del osnovne konfiguracije z uporabo premostitvenega vezja. Povezava med uporoma R1 in R2 nastavi referenčno napetost na zahtevano vrednost. Na primer, če imata R1 in R2 enake vrednosti upora, je referenčna napetost polovica napajalne napetosti (V/2).

Ojačevalno vezje, zgrajeno z uporabo tega mostičnega vezja termične sonde, lahko deluje kot visoko občutljiv diferencialni ojačevalnik ali kot preprosto Schmittovo prožilno vezje s preklopno funkcijo.

Priključitev termistorja na mostično vezje: R1, R2, R3 so navadni fiksni upori; Rt - termistor; A - mikroampermeter merilna naprava

Prišlo je do težave s termistorjem (samogrelni učinek). V takšnih primerih je razpršena moč I 2 R precej visoka in ustvarja več toplote, kot jo telo naprave lahko odvaja. Skladno s tem ta "dodatna" toplota vpliva na vrednost upora, kar ima za posledico napačne odčitke.

Eden od načinov, kako se znebiti učinka "samogrevanja" in doseči natančnejšo spremembo upora zaradi vpliva temperature (R/T), je napajanje termistorja iz vira s konstantnim tokom.

Termistor kot regulator zagonskega toka

Naprave se tradicionalno uporabljajo kot uporovni temperaturno občutljivi pretvorniki. Vendar pa se upornost termistorja ne spreminja samo pod vplivom okolja, temveč se opazijo tudi spremembe električnega toka, ki teče skozi napravo. Učinek istega "samogrevanja".

Različna električna oprema z induktivno komponento:

• motorji,
• transformatorji,
• električne svetilke,
• drugo,

ob prvem vklopu izpostavljen previsokim zagonskim tokovom. Toda če je termistor zaporedno povezan v vezju, je mogoče visok začetni tok učinkovito omejiti. Ta rešitev pomaga podaljšati življenjsko dobo električne opreme.

Termistorji z nizkim TCR (pri 25 °C) se običajno uporabljajo za uravnavanje zagonskega toka. Tako imenovani omejevalniki toka (omejevalniki prenapetosti) spremenijo upornost na zelo nizko vrednost, ko prehaja obremenitveni tok.

Ko je oprema prvotno vklopljena, gre začetni tok skozi hladni termistor, katerega upornost je precej visoka. Pod vplivom obremenitvenega toka se termistor segreje in upor se počasi zmanjšuje. To omogoča gladko regulacijo toka v bremenu.

NTC termistorji so precej učinkoviti pri zagotavljanju zaščite pred neželeno visokimi vhodnimi tokovi. Prednost pri tem je, da lahko ta vrsta naprave učinkovito obvladuje višje vhodne tokove v primerjavi s standardnimi upori.

Oznake:

NTC in PTC termistorji

Trenutno industrija proizvaja široko paleto termistorjev, pozistorjev in NTC termistorjev. Vsak posamezen model ali serija je izdelana za delovanje v določenih pogojih in zanje so naložene določene zahteve.

Zato bo preprosto naštevanje parametrov posistorjev in NTC termistorjev malo koristno. Ubrali bomo malo drugačno pot.

Vsakič, ko dobite v roke termistor z lahko berljivimi oznakami, morate najti referenčni list ali podatkovni list za ta model termistorja.

Če ne veste, kaj je podatkovni list, vam svetujem, da si ogledate to stran. Na kratko, podatkovni list vsebuje informacije o vseh glavnih parametrih te komponente. Ta dokument navaja vse, kar morate vedeti za uporabo določene elektronske komponente.

Ta termistor sem imel na zalogi. Oglejte si fotografijo. Sprva nisem vedel nič o njem. Bilo je minimalno informacij. Po oznaki sodeč je to PTC termistor, torej posistor. Tako piše na njem - PTC. Sledi oznaka C975.

Sprva se morda zdi, da je malo verjetno, da bo mogoče najti vsaj nekaj informacij o tem posistorju. Ampak, ne povesiti nosu! Odprite brskalnik, v Google vnesite frazo, kot je ta: "posistor c975", "ptc c975", "ptc c975 datasheet", "ptc c975 datasheet", "posistor c975 datasheet". Nato ostane le najti podatkovni list za ta posistor. Podatkovni listi so praviloma oblikovani kot datoteka PDF.

Od najdenega podatkovnega lista naprej PTC C975, sem izvedel naslednje. Proizvaja ga EPCOS. Celoten naslov B59975C0160A070(serija B599*5). Ta PTC termistor se uporablja za omejevanje toka med kratkimi stiki in preobremenitvami. Tisti. To je neke vrste varovalka.

Podal bom tabelo z glavnimi tehničnimi značilnostmi za serijo B599*5, pa tudi kratko razlago, kaj vse te številke in črke pomenijo.

Zdaj pa se posvetimo električnim karakteristikam določenega izdelka, v našem primeru je to posistor PTC C975 (polna oznaka B59975C0160A070). Oglejte si naslednjo tabelo.

I R - Nazivni tok (mA). Nazivni tok. To je tok, ki ga lahko dani posistor vzdrži dolgo časa. Jaz bi temu rekel tudi delovni, normalni tok. Za posistor C975 je nazivni tok nekaj več kot pol ampera, natančneje 550 mA (0,55 A).

jaz S - Preklopni tok (mA). Preklopni tok. To je količina toka, ki teče skozi posistor, pri kateri začne njegova upornost močno naraščati. Če torej skozi pozistor C975 začne teči tok večji od 1100 mA (1,1 A), bo le-ta začel opravljati svojo zaščitno funkcijo, oziroma bo zaradi povečanja upora začel omejevati tok, ki teče skozi sebe. . Preklopni tok ( jaz S) in referenčna temperatura ( Tref) so priključeni, saj preklopni tok povzroči, da se posistor segreje in njegova temperatura doseže raven Tref, pri kateri se upor posistorja poveča.

Jaz Smax - Največji preklopni tok (A). Največji preklopni tok. Kot lahko vidimo iz tabele, je za to vrednost navedena tudi vrednost napetosti na posistorju - V=Vmaks. To ni naključje. Dejstvo je, da lahko vsak posistor absorbira določeno moč. Če preseže dovoljeno mejo, ne bo uspelo.

Zato je napetost določena tudi za največji preklopni tok. V tem primeru je enak 20 voltov. Če pomnožimo 3 ampere z 20 volti, dobimo moč 60 vatov. Točno to moč lahko absorbira naš posistor pri omejevanju toka.

jaz r- Preostali tok (mA). Preostali tok. To je preostali tok, ki teče skozi posistor, potem ko se je sprožil, in začne omejevati tok (na primer med preobremenitvijo). Rezidualni tok ohranja pozistor segret, tako da je v "toplem" stanju in deluje kot omejevalnik toka, dokler vzrok preobremenitve ni odpravljen. Kot lahko vidite, tabela prikazuje vrednost tega toka za različne napetosti na posistorju. Ena za največ ( V=Vmaks), drugo za nominalno ( V=V R). Ni težko uganiti, da z množenjem mejnega toka z napetostjo dobimo moč, ki je potrebna za vzdrževanje ogrevanja posistorja v aktiviranem stanju. Za positor PTC C975 ta moč je 1,62~1,7W.

Kaj se je zgodilo R R in Rmin Naslednji graf nam bo pomagal razumeti.



R min - Minimalni upor (Ohm). Minimalna odpornost. Najmanjša vrednost upora posistorja. Najmanjši upor, ki ustreza najnižji temperaturi, po kateri se začne območje s pozitivnim TCR. Če podrobno preučite grafe za pozistorje, boste opazili, da do vrednosti T Rmin Nasprotno, upor posistorja se zmanjša. To je posistor pri nižjih temperaturah T Rmin se obnaša kot "zelo slab" NTC termistor in njegova upornost (rahlo) pada z naraščajočo temperaturo.

R R - Nazivna odpornost (Ohm). Nazivni upor. To je upor posistorja pri neki predhodno določeni temperaturi. Ponavadi to 25°С(manj pogosto 20°C). Preprosto povedano, to je upor posistorja pri sobni temperaturi, ki ga zlahka izmerimo s katerimkoli multimetrom.

Odobritve - dobesedno prevedeno je to odobritev. To pomeni, da ga odobri takšna in drugačna organizacija, ki se ukvarja s kontrolo kakovosti itd. Ne zanima me posebej.

Koda za naročanje - serijska številka. Tu mislim, da je jasno. Celotno označevanje izdelkov. V našem primeru je to B59975C0160A070.

Iz podatkovnega lista za posistor PTC C975 sem izvedel, da se lahko uporablja kot samoponovna varovalka. Na primer, v elektronski napravi, ki v načinu delovanja porabi tok največ 0,5 A pri napajalni napetosti 12 V.

Zdaj pa se pogovorimo o parametrih NTC termistorjev. Naj vas spomnim, da ima NTC termistor negativen TCS. Za razliko od pozistorjev pri segrevanju upor NTC termistorja močno pade.

Na zalogi sem imel več NTC termistorjev. Vgrajevali so jih predvsem v napajalnike in vse vrste napajalnikov. Njihov namen je omejiti zagonski tok. Odločil sem se za ta termistor. Ugotovimo njegove parametre.



Edine oznake na telesu so naslednje: 16D-9 F1. Po kratkem iskanju po internetu nam je uspelo najti podatkovni list za celotno serijo termistorjev MF72 NTC. Natančneje, naš izvod je MF72-16D9. Ta serija termistorjev se uporablja za omejevanje zagonskega toka. Naslednji graf jasno prikazuje, kako deluje termistor NTC.



V začetnem trenutku, ko je naprava vklopljena (na primer stikalni napajalnik za prenosni računalnik, adapter, napajalnik za računalnik, polnilec), je upor NTC termistorja visok in absorbira tokovni impulz. Nato se segreje in njegova odpornost se večkrat zmanjša.

Medtem ko naprava deluje in porablja tok, je termistor v segretem stanju in ima nizek upor.

V tem načinu termistor ne ponuja skoraj nobenega upora proti toku, ki teče skozi njega. Takoj, ko je električni aparat odklopljen od vira napajanja, se termistor ohladi in njegov upor se ponovno poveča.

Osredotočimo se na parametre in glavne značilnosti NTC termistorja MF72-16D9. Oglejmo si tabelo.



R 25 - Nazivna upornost termistorja pri 25°C (Ohm). Odpornost termistorja pri temperaturi okolja 25°C. Ta upor je mogoče enostavno izmeriti z multimetrom. Za termistor MF72-16D9 je to 16 Ohmov. Pravzaprav R 25- to je enako kot R R(Nazivni upor) za posistor.

maks. Stabilni tok - Največji tok termistorja (A). Največji možni tok skozi termistor, ki ga lahko zdrži dolgo časa. Če presežete največji tok, bo prišlo do plazovitega padca upora.

Pribl. R od maks. Trenutno - Odpornost termistorja pri največjem toku (Ohm). Približna vrednost upora termistorja NTC pri največjem pretoku toka. Za termistor MF72-16D9 NTC je ta upor 0,802 Ohma. To je skoraj 20-krat manj od upora našega termistorja pri temperaturi 25°C (ko je termistor “hladen” in ni obremenjen s tekočim tokom).

Dissip. Coef. - Faktor energetske občutljivosti (mW/°C). Da se notranja temperatura termistorja spremeni za 1 °C, mora absorbirati določeno količino energije. Ta parameter prikazuje razmerje med absorbirano močjo (v mW) in spremembo temperature termistorja. Za naš termistor MF72-16D9 je ta parameter 11 milivatov/1°C.

Naj vas spomnim, da ko se NTC termistor segreje, njegov upor pade. Za segrevanje se porabi tok, ki teče skozenj. Zato bo termistor absorbiral moč. Absorbirana moč vodi do segrevanja termistorja, to pa vodi do zmanjšanja upora NTC termistorja za 10-50-krat.

Termična časovna konstanta - Časovna konstanta hlajenja (S). Čas, v katerem se bo temperatura neobremenjenega termistorja spremenila za 63,2 % temperaturne razlike med samim termistorjem in okoljem. Preprosto povedano, to je čas, v katerem ima NTC termistor čas, da se ohladi, potem ko tok preneha teči skozi njega. Na primer, ko je napajalnik izklopljen iz omrežja.

maks. Kapacitivnost obremenitve v μF - Največja zmogljivost praznjenja . Preskusna značilnost. Prikazuje kapacitivnost, ki se lahko izprazni v termistor NTC skozi omejevalni upor v preskusnem vezju, ne da bi ga poškodovali. Kapacitivnost je navedena v mikrofaradih in za določeno napetost (120 in 220 voltov izmeničnega toka (VAC)).

Toleranca R 25 - Strpnost . Dovoljeno odstopanje upora termistorja pri temperaturi 25°C. V nasprotnem primeru je to odstopanje od nazivnega upora R 25. Običajno je toleranca ±10 - 20 %.

To so vsi glavni parametri termistorjev. Seveda obstajajo tudi drugi parametri, ki jih je mogoče najti v podatkovnih listih, vendar jih je praviloma enostavno izračunati iz glavnih parametrov.

Upam, da boste zdaj, ko boste naleteli na elektronsko komponento, ki vam ni znana (ne nujno termistor), zlahka ugotovili njene glavne značilnosti, parametre in namen.

Pogosto se v različnih napajalnikih pojavi naloga omejevanja začetnega toka, ko je vklopljen. Razlogi so lahko različni - hitra obraba relejskih kontaktov ali stikal, skrajšana življenjska doba filtrskih kondenzatorjev itd. Pred kratkim sem imel podobno težavo. V računalniku uporabljam dober strežniški napajalnik, ki pa se zaradi neuspešne implementacije standby dela močno pregreva ob izklopu glavnega napajanja. Zaradi tega problema sem moral že dvakrat popravljati standby ploščo in menjati nekaj elektrolitov, ki se nahajajo ob njej. Rešitev je bila preprosta - izklopite napajanje iz vtičnice. Vendar je imel številne pomanjkljivosti - ko je bil vklopljen, je prišlo do močnega toka skozi visokonapetostni kondenzator, ki bi ga lahko poškodoval, poleg tega je po 2 tednih napajalni vtič enote začel izgorevati. Odločeno je bilo narediti omejevalnik vhodnega toka. Vzporedno s to nalogo sem imel podobno nalogo za močne avdio ojačevalce. Težave v ojačevalnikih so enake - izgorevanje kontaktov stikala, tokovni udar skozi mostne diode in filtrske elektrolite. Na internetu lahko najdete precej vezij za omejevanje udarnega toka. Toda za določeno nalogo imajo lahko številne pomanjkljivosti - potrebo po preračunu elementov vezja za zahtevani tok; za močne porabnike - izbor močnostnih elementov, ki zagotavljajo potrebne parametre za izračunano dodeljeno moč. Poleg tega je včasih treba zagotoviti minimalni začetni tok za priključeno napravo, kar poveča kompleksnost takšnega vezja. Za rešitev te težave obstaja preprosta in zanesljiva rešitev - termistorji.

Slika 1 Termistor

Termistor je polprevodniški upor, katerega upor se pri segrevanju močno spremeni. Za naše namene potrebujemo termistorje z negativnim temperaturnim koeficientom - NTC termistorje. Ko skozi NTC termistor teče tok, se ta segreje in njegov upor pade.

Slika 2 TKS termistor

Zanimajo nas naslednji parametri termistorja:

Odpornost pri 25˚C

Največji stalni tok

Oba parametra sta v dokumentaciji za posamezne termistorje. S prvim parametrom lahko določimo najmanjši tok, ki bo šel skozi upor obremenitve, ko ga priključimo preko termistorja. Drugi parameter je določen z največjo disipacijo moči termistorja in moč bremena mora biti takšna, da povprečni tok skozi termistor ne preseže te vrednosti. Za zanesljivo delovanje termistorja morate vrednost tega toka vzeti manj kot 20 odstotkov parametra, navedenega v dokumentaciji. Zdi se, da bi bilo lažje izbrati zahtevani termistor in sestaviti napravo. Vendar morate upoštevati nekaj točk:

1. Termistor potrebuje dolgo časa, da se ohladi. Če napravo izklopite in jo takoj znova vklopite, bo imel termistor nizek upor in ne bo opravljal svoje zaščitne funkcije.
2. Za povečanje toka ne morete vzporedno povezati termistorjev - zaradi širjenja parametrov se bo tok skozi njih zelo razlikoval. Vendar pa je povsem mogoče serijsko povezati potrebno število termistorjev.
3. Med delovanjem se termistor zelo segreje. Segrejejo se tudi elementi ob njej.
4. Največji stacionarni tok skozi termistor mora biti omejen z njegovo največjo močjo. Ta možnost je navedena v dokumentaciji. Če pa se termistor uporablja za omejevanje kratkih tokovnih sunkov (na primer, ko je napajalnik prvotno vklopljen in se kondenzator filtra polni), je lahko impulzni tok večji. Takrat je izbira termistorja omejena z njegovo največjo impulzno močjo.

Energija napolnjenega kondenzatorja je določena s formulo:

E = (C*Vpeak²)/2

kjer je E energija v joulih, C je kapacitivnost kondenzatorja filtra, Vpeak je največja napetost, do katere bo kondenzator filtra napolnjen (za naša omrežja lahko vzamete vrednost 250V*√2 = 353V).

Če je v dokumentaciji navedena največja impulzna moč, lahko na podlagi tega parametra izberete termistor. Toda praviloma ta parameter ni določen. Nato lahko iz že izračunanih tabel za termistorje standardnih serij ocenimo maksimalno kapaciteto, ki jo lahko varno napolnimo s termistorjem.

Od Joyina sem vzel tabelo s parametri NTC termistorjev. Tabela prikazuje:

Rnom- nazivni upor termistorja pri temperaturi 25°C

Imax- največji tok skozi termistor (največji stacionarni tok)

Smax- največja kapaciteta v testnem krogu, ki se izprazni na termistor, ne da bi ga poškodoval (testna napetost 350v)

Kako poteka test si lahko ogledate na sedmi strani.

Nekaj ​​besed o parametru Smax– iz dokumentacije je razvidno, da se v testnem vezju kondenzator prazni skozi termistor in omejevalni upor, kar sprošča dodatno energijo. Zato bo največja varna zmogljivost, ki jo lahko termistor napolni brez takega upora, manjša. Iskal sem informacije na tujih tematskih forumih in si ogledal tipična vezja z omejevalniki v obliki termistorjev, za katere so navedeni podatki. Na podlagi teh informacij lahko vzamete koeficient za Smax v realni shemi 0,65, s čimer pomnožimo podatke iz tabele.

Ime	Rnom,	Imax,	Smax,
dpremer 8 mm
premer 10 mm
premer 13 mm
premer 15 mm
premer 20mm

Tabela parametrov NTC termistorjev Joyin

Z zaporedno vezavo več enakih NTC termistorjev zmanjšamo zahteve po maksimalni impulzni energiji vsakega izmed njih.

Naj vam povem primer. Izbrati moramo na primer termistor za vklop napajanja računalnika. Največja poraba energije računalnika je 700 vatov. Zagonski tok želimo omejiti na 2-2,5 A. Napajalnik vsebuje filtrirni kondenzator 470 µF.

Izračunamo efektivno trenutno vrednost:

I = 700 W/220 V = 3,18 A

Kot sem že zgoraj napisal, bomo za zanesljivo delovanje termistorja iz dokumentacije izbrali maksimalni stacionarni tok, ki bo 20% večji od te vrednosti.

Imax = 3,8 A

Izračunamo zahtevano upornost termistorja za začetni tok 2,5 A

R = (220V*√2)/2,5A = 124 Ohm

Iz tabele poiščemo zahtevane termistorje. 6 zaporedno povezanih termistorjev JNR15S200L ustreza našim potrebam Imax, splošni odpor. Največja zmogljivost, ki jo lahko napolnijo, bo 680 µF * 6 * 0,65 = 2652 µF, kar je celo več, kot potrebujemo. Seveda z zmanjšanjem Vpeak, se zmanjšajo tudi zahteve za največjo impulzno moč termistorja. Naša odvisnost je od kvadrata napetosti.

In zadnje vprašanje o izbiri termistorjev. Kaj pa, če smo izbrali termistorje, potrebne za največjo impulzno moč, pa nam niso primerni? Imax(konstantna obremenitev je zanje prevelika), ali ne potrebujemo vira konstantnega ogrevanja v sami napravi? Za to bomo uporabili preprosto rešitev - v vezje bomo vzporedno s termistorjem dodali še eno stikalo, ki ga bomo vklopili po polnjenju kondenzatorja. Kar sem naredil v svojem omejevalniku. V mojem primeru so parametri naslednji: največja poraba energije računalnika je 400 W, omejitev zagonskega toka je 3,5 A, kondenzator filtra je 470 uF. Vzel sem 6 kosov termistorjev 15d11 (15 ohm). Diagram je prikazan spodaj.

riž. 3 Omejevalno vezje

Pojasnila za diagram. SA1 odklopi fazno žico. LED VD2 služi za prikaz delovanja omejevalnika. Kondenzator C1 zgladi valovanje in LED ne utripa pri omrežni frekvenci. Če ga ne potrebujete, odstranite C1, VD6, VD1 iz vezja in preprosto povežite LED in diodo vzporedno na enak način kot elemente VD4, VD5. Za prikaz procesa polnjenja kondenzatorja je LED VD4 priključena vzporedno s termistorji. V mojem primeru pri polnjenju kondenzatorja napajalnika računalnika celoten postopek traja manj kot sekundo. Torej, zbirajmo.

Slika 4 Montažni komplet

Indikator moči sem sestavil neposredno v pokrov stikala in vrgel kitajsko žarnico z žarilno nitko, ki ne bi trajala dolgo.

riž. 5 Indikator napajanja

Slika 6 Termistorski blok

riž. 7 Sestavljen omejevalnik

To bi lahko izpeljali, če po tednu dela ne bi odpovedali vsi termistorji. Videti je bilo takole.

riž. 8 Okvara NTC termistorjev

Kljub dejstvu, da je bila meja dovoljene kapacitivnosti zelo velika - 330 µF * 6 * 0,65 = 1287 µF.

Termistorje sem kupil pri znanem podjetju, z različnimi vrednostmi - vsi v okvari. Proizvajalec neznan. Ali Kitajci vlivajo termistorje manjših premerov v velika ohišja ali pa je kakovost materialov zelo slaba. Posledično sem kupil še manjši premer - SCK 152 8 mm. Ista Kitajska, vendar že označena. Po naši tabeli je dovoljena kapacitivnost 100 µF * 6 * 0,65 = 390 µF, kar je celo nekoliko manj, kot je potrebno. Vendar pa vse deluje v redu.