Oparty na półprzewodnikach, znacząco zmniejszając jego opór gdy temperatura spadnie. Na podstawie tych danych możesz zmierzyć temperaturę zrozumiałe dla mikrokontrolerów.
Główny materiał termistora (ujemny tks* ) służą jako półprzewodniki z polikrystalicznego tlenku ( tlenki metali).
Istnieje również wiele termistorów (z dodatnimi tks* ) – pozytory. Otrzymali tytan w połączeniu z ceramika barowa I ziemia rzadka metale. Dużo zwiększyć opór Na wzrost temperatury. Główne zastosowanie - stabilizacja temperatury urządzenia tranzystorowe.
Wynaleziono termistor Samuela Rubena (Samuela Rubena ) W 1930 rok.
Termistory są stosowane w mikroelektronice do kontrola temperatura, ciężka przemysł, pomiar mobilny urządzenia, dokonywać funkcja ochronna przełączanie zasilaczy z dużych prądów ładowania kondensatorów itp.
Bardzo powszechne w komponentach komputerowych.
Umożliwiają pomiar temperatury procesorów, systemów zasilania, chipsetów i innych podzespołów. Całkiem niezawodny, chociaż wady fabryczne nie są rzadkością, gdy temperatura przesunie się o kilkadziesiąt stopni, a nawet w kolorze czerwonym.
Istnieją również termistory z własnymi wbudowane ogrzewanie. Służą do ręcznego włączania ogrzewania i wysyłania sygnału z rezystora o zmianie rezystancji lub do kontrola zasilania sieć (po odłączeniu rezystor przestanie się nagrzewać i zmieni rezystancję).
Formularze I wymiary termistory mogą być różne (tarcze, koraliki, cylindry itp.).
Główne cechy termistor półprzewodnikowy to: tks* ,zakres pracownicy temperatury, maksymalnie dopuszczalna moc rozproszenie, nominalne opór.
Termistory (większość) wytrzymały na różne temperatury, mechaniczne, do zużycie od czasu do czasu, z pewnym przetwarzaniem i do agresywności środowiska chemiczne.
* Współczynnik temperaturowy rezystancji
Czujnik temperatury jest jednym z najczęściej stosowanych urządzeń. Jego głównym celem jest postrzeganie temperatury i przekształcanie jej na sygnał. Istnieje wiele różnych typów czujników. Najpopularniejsze z nich to termopara i termistor.
Rodzaje
Detekcja i pomiar temperatury jest bardzo ważną czynnością, ma wiele zastosowań, od prostego gospodarstwa domowego po przemysłowe. Czujnik temperatury to urządzenie, które zbiera dane o temperaturze i wyświetla je w formacie czytelnym dla człowieka. Rynek czujników temperatury wykazuje ciągły wzrost ze względu na potrzeby badawczo-rozwojowe w przemyśle półprzewodników i chemicznym.
Czujniki termiczne są głównie dwojakiego rodzaju:
- Kontakt. Są to termopary, wypełnione termometry systemowe, czujniki termiczne i termometry bimetaliczne;
- Czujniki bezdotykowe. Te urządzenia na podczerwień mają szeroki zakres zastosowań w sektorze obronnym ze względu na ich zdolność do wykrywania mocy cieplnej promieni optycznych i podczerwonych emitowanych przez ciecze i gazy.
Termopara (urządzenie bimetaliczne) składa się z dwóch różnych rodzajów drutów (lub nawet skręconych razem). Zasada działania termopary polega na tym, że prędkości rozszerzania się dwóch metali różnią się od siebie. Jeden metal rozszerza się bardziej niż drugi i zaczyna się wyginać wokół metalu, który się nie rozszerza.
Termistor jest rodzajem rezystora, którego rezystancja zależy od jego temperatury. Ta ostatnia jest zwykle stosowana do 100°C, podczas gdy termopara jest przeznaczona do wyższych temperatur i nie jest tak dokładna. Obwody termopar zapewniają wyjście miliwoltowe, podczas gdy obwody termistorowe zapewniają wyjście wysokiego napięcia.
Ważny! Główną zaletą termistorów jest to, że są tańsze niż termopary. Można je kupić dosłownie za grosze, a obsługa jest prosta.
Zasada działania
Termistory są zwykle wrażliwe i mają różną rezystancję termiczną. W nieogrzewanym przewodniku atomy tworzące materiał mają tendencję do układania się we właściwej kolejności, tworząc długie rzędy. Podczas ogrzewania półprzewodnika zwiększa się liczba aktywnych nośników ładunku. Im więcej dostępnych nośników ładunku, tym materiał jest bardziej przewodzący.
Krzywa rezystancji i temperatury zawsze ma charakter nieliniowy. Termistor działa najlepiej w zakresie temperatur od -90 do 130 stopni Celsjusza.
Ważny! Zasada działania termistora opiera się na podstawowej korelacji pomiędzy metalami a temperaturą. Są wykonane ze związków półprzewodnikowych, takich jak siarczki, tlenki, krzemiany, nikiel, mangan, żelazo, miedź itp. i potrafią wykryć nawet niewielkie zmiany temperatury.
Elektron wypychany przez przyłożone pole elektryczne może pokonać stosunkowo duże odległości, zanim zderzy się z atomem. Zderzenie spowalnia go, więc „opór” elektryczny zmniejszy się. W wyższych temperaturach atomy poruszają się bardziej, a gdy konkretny atom odchyla się nieco od swojej zwykłej pozycji „zaparkowanej”, jest bardziej prawdopodobne, że zderzy się z przechodzącym elektronem. To „spowolnienie” objawia się wzrostem oporu elektrycznego.
Dla informacji. Po ochłodzeniu materiału elektrony osiadają na najniższych powłokach walencyjnych, stają się niewzbudzone i odpowiednio poruszają się mniej. W tym przypadku spada opór ruchu elektronów z jednego potencjału do drugiego. Wraz ze wzrostem temperatury metalu wzrasta opór metalu wobec przepływu elektronów.
Cechy konstrukcyjne
Ze swej natury termistory są analogowe i dzielą się na dwa typy:
- metal (pozytory),
- półprzewodnik (termistory).
pozytory
Jako materiał na termistory można zastosować dalekie przewody prądowe, ponieważ na te urządzenia nakładane są pewne wymagania. Materiał do ich produkcji musi mieć wysoki TCS.
Miedź i platyna, poza wysokim kosztem, nadają się do takich wymagań. W praktyce powszechnie stosowane są miedziane próbki termistorów TCM, w których liniowość zależności rezystancji od temperatury jest znacznie większa. Ich wadą jest niska rezystywność, szybkie utlenianie. Pod tym względem rezystancje termiczne na bazie miedzi mają ograniczone zastosowanie, nie więcej niż 180 stopni.
Termistory PTC zaprojektowano tak, aby ograniczały prąd po podgrzaniu w wyniku większego rozproszenia mocy. Dlatego umieszcza się je szeregowo w obwodzie prądu przemiennego, aby zmniejszyć prąd. One (dosłownie każde z nich) nagrzewają się od zbyt dużego prądu. Urządzenia te są stosowane w urządzeniach zabezpieczających obwód, takich jak bezpiecznik, jako licznik czasu w obwodzie rozmagnesowania cewek monitora CRT.
Dla informacji. Co to jest pozystor? Urządzenie, którego opór elektryczny wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, nazywa się pozystorem (PTC).
Termistory
Urządzenie o ujemnym współczynniku temperaturowym (im wyższa temperatura, tym mniejsza rezystancja) nazywane jest termistorem NTC.
Dla informacji. Wszystkie półprzewodniki mają różną rezystancję wraz ze wzrostem lub spadkiem temperatury. Świadczy to o ich nadwrażliwości.
Termistory NTC są szeroko stosowane jako ograniczniki prądu rozruchowego, samoregulujące zabezpieczenia nadprądowe i samoregulujące elementy grzejne. Zwykle urządzenia te są instalowane równolegle w obwodzie prądu przemiennego.
Można je znaleźć wszędzie: w samochodach, samolotach, klimatyzatorach, komputerach, sprzęcie medycznym, inkubatorach, suszarkach do włosów, gniazdkach elektrycznych, termostatach cyfrowych, przenośnych grzejnikach, lodówkach, kuchenkach, piecach i wszelkiego rodzaju urządzeniach.
Termistor jest stosowany w obwodach mostkowych.
Dane techniczne
Do ładowania akumulatorów stosuje się termistory. Ich główne cechy to:
- Wysoka czułość, współczynnik temperaturowy rezystancji jest 10-100 razy większy niż w przypadku metalu;
- Szeroki zakres temperatur pracy;
- Mały rozmiar;
- Łatwy w użyciu, wartość rezystancji można wybrać w zakresie 0,1 ~ 100 kΩ;
- Dobra stabilność;
- Silne przeciążenie.
Jakość instrumentu mierzy się na podstawie standardowych cech, takich jak czas reakcji, dokładność i odporność na zmiany innych fizycznych czynników środowiskowych. Żywotność i zakres pomiarowy to kilka innych ważnych cech, które należy wziąć pod uwagę rozważając użytkowanie.
Obszar zastosowań
Termistory nie są bardzo drogie i są łatwo dostępne. Zapewniają szybką reakcję i są niezawodne w użyciu. Poniżej znajdują się przykłady wykorzystania tych urządzeń.
Czujnik temperatury powietrza
Samochodowy czujnik termiczny to termistor NTC, który sam w sobie jest bardzo dokładny, jeśli jest odpowiednio skalibrowany. Wskaźnik znajduje się zwykle za osłoną chłodnicy lub zderzakiem samochodu i musi być bardzo dokładny, ponieważ służy do określania punktu odcięcia dla systemów automatycznej klimatyzacji. Te ostatnie można regulować w krokach co 1 stopień.
Samochodowy czujnik termiczny
Termistor jest wbudowany w uzwojenie silnika. Zazwyczaj czujnik ten jest podłączony do przekaźnika temperatury (sterownika), aby zapewnić „automatyczną ochronę temperaturową”. Gdy temperatura silnika przekroczy ustawioną wartość ustawioną w przekaźniku, silnik zostanie automatycznie wyłączony. W mniej krytycznych zastosowaniach służy do wyzwalania alarmu przekroczenia temperatury ze wskazaniem.
detektor ognia
Możesz stworzyć własne urządzenie przeciwpożarowe. Zmontuj obwód z termistora lub pasków bimetalicznych pożyczonych od rozrusznika. W ten sposób możesz wywołać alarm na podstawie działania domowego czujnika temperatury.
W elektronice zawsze trzeba coś zmierzyć, na przykład temperaturę. Zadanie to najlepiej radzi sobie z termistorem – elementem elektronicznym opartym na półprzewodnikach. Przyrząd wykrywa zmianę wielkości fizycznej i przekształca ją w wielkość elektryczną. Są swego rodzaju miarą rosnącej impedancji sygnału wyjściowego. Istnieją dwa rodzaje urządzeń: w przypadku pozystorów rezystancja również rośnie wraz ze wzrostem temperatury, natomiast w przypadku termistorów wręcz przeciwnie, maleje. Są to elementy o przeciwstawnym działaniu i identyczne w zasadzie działania.
Wideo
W elektronice zawsze jest coś do zmierzenia lub oceny. Na przykład temperatura. Z tym zadaniem skutecznie radzą sobie termistory - elementy elektroniczne oparte na półprzewodnikach, których rezystancja zmienia się w zależności od temperatury.
Nie będę tutaj opisywał teorii procesów fizycznych zachodzących w termistorach, ale przybliżę praktykę - zapoznam czytelnika z oznaczeniem termistora na schemacie, jego wyglądem, niektórymi odmianami i ich cechami.
Na schematach obwodów termistor jest oznaczony w ten sposób.
W zależności od zakresu i rodzaju termistora jego oznaczenie na schemacie może się nieznacznie różnić. Ale zawsze rozpoznasz go po charakterystycznym napisie T Lub t° .
Główną cechą termistora jest jego TCR. TKS jest temperaturowy współczynnik oporu. Pokazuje, jak bardzo zmienia się rezystancja termistora, gdy temperatura zmienia się o 1°C (1 stopień Celsjusza) lub 1 stopień Kelvina.
Termistory mają kilka ważnych parametrów. Nie podam ich, to osobna historia.
Zdjęcie przedstawia termistor MMT-4V (4,7 kOhm). Jeśli podłączysz go do multimetru i podgrzejesz np. za pomocą opalarki lub grotu lutownicy, możesz mieć pewność, że jego rezystancja spada wraz ze wzrostem temperatury.
Termistory są prawie wszędzie. Czasami dziwisz się, że wcześniej ich nie zauważyłeś, nie zwróciłeś uwagi. Przyjrzyjmy się płytce z ładowarki IKAR-506 i spróbujmy je znaleźć.
Oto pierwszy termistor. Ponieważ jest w obudowie SMD i ma niewielkie wymiary, przylutowuje się go do małej płytki i instaluje na aluminiowym radiatorze - kontroluje temperaturę kluczowych tranzystorów.
Drugi. Jest to tak zwany termistor NTC ( JNR10S080L). Opowiem o nich więcej. Służy do ograniczenia prądu rozruchowego. To jest zabawne. Wygląda jak termistor, ale służy jako element ochronny.
Z jakiegoś powodu, jeśli chodzi o termistory, zwykle uważa się, że służą do pomiaru i kontroli temperatury. Okazuje się, że znalazły zastosowanie jako urządzenia zabezpieczające.
Termistory są również instalowane we wzmacniaczach samochodowych. Oto termistor we wzmacniaczu Supra SBD-A4240. Tutaj bierze udział w obwodzie zabezpieczającym wzmacniacz przed przegrzaniem.
Oto kolejny przykład. Jest to akumulator litowo-jonowy DCB-145 z wkrętarki DeWalt. A raczej jego „podroby”. Termistor pomiarowy służy do kontrolowania temperatury ogniw akumulatora.
Jest prawie niewidoczny. Wypełniony jest uszczelniaczem silikonowym. Po złożeniu akumulatora termistor przylega ściśle do jednego z ogniw litowo-jonowych akumulatora.
Ogrzewanie bezpośrednie i pośrednie.
Zgodnie z metodą ogrzewania termistory dzielą się na dwie grupy:
ogrzewanie bezpośrednie. Dzieje się tak, gdy termistor jest podgrzewany przez zewnętrzne powietrze z otoczenia lub prąd przepływający bezpośrednio przez sam termistor. Termistory ogrzewane bezpośrednio są zwykle używane do pomiaru temperatury lub kompensacji temperatury. Takie termistory można znaleźć w termometrach, termostatach, ładowarkach (na przykład do akumulatorów litowo-jonowych do śrubokrętów).
ogrzewanie pośrednie. Dzieje się tak, gdy termistor jest podgrzewany przez pobliski element grzejny. Jednocześnie on i element grzejny nie są ze sobą połączone elektrycznie. W takim przypadku rezystancję termistora wyznacza się w funkcji prądu płynącego przez element grzejny, a nie przez termistor. Termistory z ogrzewaniem pośrednim są urządzeniami kombinowanymi.
Termistory i pozystory NTC.
Zgodnie z zależnością zmiany rezystancji od temperatury termistory dzielą się na dwa typy:
Termistory PTC (tzw pozytory).
Zobaczmy, jaka jest różnica między nimi.
Termistory NTC mają swoją nazwę od skrótu NTC - Ujemny współczynnik temperaturowy lub „Ujemny współczynnik oporu”. Osobliwością tych termistorów jest to, że po podgrzaniu ich opór maleje. Nawiasem mówiąc, tak jest pokazany termistor NTC na schemacie.
Oznaczenie termistora na schemacie
Jak widać strzałki na oznaczeniu są w różnych kierunkach, co wskazuje na główną właściwość termistora NTC: wzrost temperatury (strzałka w górę), rezystancja spada (strzałka w dół). I wzajemnie.
W praktyce termistor NTC można spotkać w każdym zasilaczu impulsowym. Przykładowo taki termistor można znaleźć w zasilaczu komputerowym. Widzieliśmy już termistor NTC na płycie IKAR, tylko tam był on szaro-zielony.
To zdjęcie przedstawia termistor EPCOS NTC. Służy do ograniczenia prądu rozruchowego.
W przypadku termistorów NTC z reguły wskazywana jest jego rezystancja w temperaturze 25 ° C (dla tego termistora wynosi 8 omów) i maksymalny prąd roboczy. Zwykle jest to kilka amperów.
Ten termistor NTC jest montowany szeregowo na wejściu napięcia sieciowego 220 V. Spójrz na diagram.
Ponieważ jest on połączony szeregowo z obciążeniem, przepływa przez niego cały pobierany prąd. Termistor NTC ogranicza prąd rozruchowy powstający w wyniku ładowania kondensatorów elektrolitycznych (na schemacie C1). Uderzenie prądu ładowania może spowodować awarię diod w prostowniku (mostek diodowy na VD1 - VD4).
Po każdym włączeniu zasilania kondensator zaczyna się ładować, a prąd zaczyna płynąć przez termistor NTC. W tym przypadku rezystancja termistora NTC jest duża, ponieważ nie zdążył się jeszcze nagrzać. Prąd przepływający przez termistor NTC podgrzewa go. Następnie rezystancja termistora maleje i praktycznie nie zakłóca przepływu prądu pobieranego przez urządzenie. Zatem dzięki termistorowi NTC można zapewnić „płynny rozruch” urządzenia elektrycznego i zabezpieczyć diody prostownicze przed awarią.
Oczywiste jest, że gdy zasilanie impulsowe jest włączone, termistor NTC znajduje się w stanie „nagrzanym”.
Jeśli jakiekolwiek elementy w obwodzie zawiodą, pobór prądu zwykle gwałtownie wzrasta. W tym przypadku nierzadko zdarza się, że termistor NTC służy jako rodzaj dodatkowego bezpiecznika, a także ulega awarii z powodu przekroczenia maksymalnego prądu roboczego.
Awaria kluczowych tranzystorów w zasilaczu ładowarki doprowadziła do przekroczenia maksymalnego prądu pracy tego termistora (max 4A) i doszło do jego spalenia.
Pozystory. Termistory PTC.
termistory, którego opór wzrasta wraz z ogrzewaniem nazywane są pozytorami. Są to termistory PTC (PTC - Dodatni współczynnik temperaturowy , „Dodatni współczynnik oporu”).
Warto zauważyć, że pozystory są rzadziej stosowane niż termistory NTC.
Pozystory łatwo znaleźć na płytce dowolnego kolorowego telewizora CRT (z kineskopem). Tam jest zainstalowany w obwodzie rozmagnesowania. W naturze występują zarówno pozystory dwuwyjściowe, jak i trzywyjściowe.
Na zdjęciu przedstawiciel dwupinowego pozystora, który stosowany jest w obwodzie rozmagnesowania kineskopu.
Wewnątrz obudowy, pomiędzy wyprowadzeniami sprężyny, zamontowany jest korpus roboczy pozystora. W rzeczywistości jest to sam pozystor. Z zewnątrz wygląda jak tablet z warstwą kontaktową natryskiwaną po bokach.
Jak mówiłem, pozystory służą do rozmagnesowania kineskopu, a raczej jego maski. Pod wpływem pola magnetycznego Ziemi lub wpływu magnesów zewnętrznych maska ulega namagnesowaniu, a kolorowy obraz na ekranie kineskopu jest zniekształcony, pojawiają się plamy.
Chyba każdy pamięta charakterystyczny dźwięk „bdzin” przy włączaniu telewizora – w tym momencie działa pętla rozmagnesowująca.
Oprócz pozystorów z dwoma wyjściami szeroko stosowane są pozystory z trzema wyjściami. Jak te.
Różnią się od dwuwyjściowych polegają na tym, że składają się z dwóch pozytorów „tabletowych”, które są zainstalowane w jednej obudowie. Z wyglądu te „tabletki” są dokładnie takie same. Ale nie jest. Oprócz tego, że jedna tabletka jest nieco mniejsza od drugiej, inna jest także ich odporność na zimno (w temperaturze pokojowej). Jedna pigułka ma rezystancję około 1,3 ~ 3,6 kΩ, podczas gdy druga ma rezystancję tylko 18 ~ 24 omów.
W obwodzie demagnetyzacji kineskopu stosowane są również trójpinowe pozystory, podobnie jak dwupinowe, ale tylko obwód ich włączenia jest nieco inny. Jeśli nagle pozystor ulegnie awarii, a zdarza się to dość często, na ekranie telewizora pojawiają się plamy o nienaturalnych kolorach.
I kondensatory. Nie są oznakowane, co utrudnia ich identyfikację. Z wyglądu termistory SMD są bardzo podobne do ceramicznych kondensatorów SMD.
Wbudowane termistory.
W elektronice aktywnie wykorzystywane są również wbudowane termistory. Jeśli masz stację lutowniczą z kontrolą temperatury grotu, wówczas w elemencie grzejnym wbudowany jest termistor cienkowarstwowy. Termistory są również wbudowane w suszarkę stacji lutowniczych na gorące powietrze, ale tam jest to osobny element.
Należy zauważyć, że w elektronice obok termistorów aktywnie wykorzystywane są bezpieczniki termiczne i przekaźniki termiczne (na przykład typu KSD), które są również łatwe do wykrycia w urządzeniach elektronicznych.
Skoro już zajęliśmy się termistorami, przyszedł czas.
Termistory NTC i PTC
Obecnie przemysł produkuje szeroką gamę termistorów, pozystorów i termistorów NTC. Każdy indywidualny model lub seria jest przeznaczona do pracy w określonych warunkach, nakładane są na nie określone wymagania.
Dlatego proste wyliczenie parametrów pozystorów i termistorów NTC będzie mało przydatne. Pójdziemy nieco inną drogą.
Za każdym razem, gdy dostajesz w swoje ręce termistor z łatwymi do odczytania oznaczeniami, musisz znaleźć arkusz referencyjny lub arkusz danych dla tego modelu termistora.
Kto nie wie, czym jest arkusz danych, radzę zajrzeć na tę stronę. W skrócie, arkusz danych zawiera informacje o wszystkich głównych parametrach tego komponentu. W tym dokumencie wymieniono wszystko, co musisz wiedzieć, aby zastosować konkretny element elektroniczny.
Mam taki termistor. Spójrz na zdjęcie. Na początku nic o nim nie wiedziałem. Informacje były minimalne. Sądząc po oznaczeniu, jest to termistor PTC, czyli pozystor. Na nim i jest napisane - PTC. Poniżej znajduje się oznaczenie C975.
W pierwszej chwili może się wydawać, że jest mało prawdopodobne, że uda się znaleźć choć część informacji na temat tego pozystora. Ale nie zwieszaj nosa! Otwieramy przeglądarkę, wpisujemy w Google frazę typu: „positor c975”, „ptc c975”, „ptc c975 datasheet”, „ptc c975 datasheet”, „posistor c975 datasheet”. Następnie pozostaje tylko znaleźć arkusz danych tego pozystora. Z reguły arkusze danych są wydawane w postaci pliku pdf.
Ze znalezionego arkusza danych na PTC C975 Dowiedziałem się co następuje. Jest produkowany przez EPCOS. Pełny tytuł B59975C0160A070(Seria B599*5). Ten termistor PTC służy do ograniczania prądu w przypadku zwarcia i przeciążenia. Te. to rodzaj bezpiecznika.
Podam tabelę z głównymi parametrami technicznymi serii B599 * 5, a także krótkie dekodowanie wszystkiego, co oznaczają wszystkie te cyfry i litery.
Zwróćmy teraz uwagę na charakterystykę elektryczną konkretnego produktu, w naszym przypadku jest to pozystor PTC C975 (pełne oznaczenie B59975C0160A070). Spójrz na poniższą tabelę.
Ja R- Prąd znamionowy (mama). Prąd znamionowy. Jest to prąd, który ten pozystor może wytrzymać przez długi czas. Nazwałbym to również działającym, normalnym prądem. W przypadku termistora C975 prąd znamionowy wynosi nieco ponad pół ampera, konkretnie 550 mA (0,55 A).
JEST- Prąd przełączający (mama). Prąd przełączający. Jest to wielkość prądu przepływającego przez pozystor, przy której jego rezystancja zaczyna gwałtownie rosnąć. Tak więc, jeśli przez pozytor C975 zacznie przepływać prąd większy niż 1100 mA (1,1 A), wówczas zacznie on pełnić swoją funkcję ochronną, a raczej zacznie ograniczać przepływający przez siebie prąd ze względu na wzrost opór. Prąd przełączający ( JEST) i temperatura odniesienia ( T ref) są połączone, ponieważ prąd przełączający powoduje nagrzewanie się termistora i jego temperatura osiąga poziom T ref, przy którym wzrasta rezystancja termistora.
Ja Smax - maksymalny prąd przełączania (A). Maksymalny prąd przełączania. Jak widać z tabeli, dla tej wartości wskazana jest również wartość napięcia na pozystorze - V=Vmaks. To nie przypadek. Faktem jest, że każdy pozystor może pochłonąć pewną ilość mocy. Jeśli przekroczy dopuszczalną wartość, zakończy się niepowodzeniem.
Dlatego też napięcie jest podawane także dla maksymalnego prądu przełączania. W tym przypadku jest ono równe 20 woltów. Mnożąc 3 ampery przez 20 woltów, otrzymujemy moc 60 watów. To właśnie tę moc nasz pozystor może pochłonąć podczas ograniczania prądu.
Ir- Prąd szczątkowy (mama). Prąd szczątkowy. Jest to prąd różnicowy, który przepływa przez pozystor, po jego zadziałaniu zaczął ograniczać prąd (na przykład podczas przeciążenia). Prąd różnicowy utrzymuje termistor w cieple, dzięki czemu znajduje się on w stanie „gorącym” i działa jako ogranicznik prądu do czasu usunięcia przyczyny przeciążenia. Jak widać tabela pokazuje wartość tego prądu dla różnych napięć na pozystorze. Jeden dla maksimum ( V=Vmaks), inny dla nominalnego ( V=VR). Nietrudno zgadnąć, że mnożąc prąd graniczny przez napięcie, otrzymamy moc potrzebną do podtrzymania nagrzania tezytora w stanie wzbudzonym. dla termistora PTC C975 moc ta wynosi 1,62 ~ 1,7 W.
Co się stało R R I Rmin Poniższy wykres pomoże nam to zrozumieć.
Rmin - Minimalny opór (Om). Minimalny opór. Najmniejsza wartość rezystancji termistora. Minimalna rezystancja odpowiadająca minimalnej temperaturze, po przekroczeniu której rozpoczyna się zakres PTC. Jeśli szczegółowo przestudiujesz wykresy pozystorów, zauważysz to aż do wartości T Rmin Przeciwnie, opór pozystora maleje. Oznacza to, że pozystor w temperaturach poniżej T Rmin zachowuje się jak „bardzo zły” termistor NTC, a jego rezystancja maleje (nieznacznie) wraz ze wzrostem temperatury.
R R - Opór znamionowy (Om). Opór znamionowy. Jest to rezystancja pozystora w ustalonej wcześniej temperaturze. Zwykle to 25°C(rzadziej 20°С). Mówiąc najprościej, jest to rezystancja termistora w temperaturze pokojowej, którą możemy łatwo zmierzyć dowolnym multimetrem.
Zatwierdzenia - w dosłownym tłumaczeniu jest to akceptacja. Oznacza to, że jest zatwierdzony przez taką a taką organizację, która zajmuje się kontrolą jakości itp. Nie jest szczególnie zainteresowany.
kod zamówienia - numer seryjny. Tutaj myślę, że wszystko jest jasne. Pełne oznakowanie produktu. W naszym przypadku jest to B59975C0160A070.
Z arkusza danych popozytora PTC C975 dowiedziałem się, że można go wykorzystać jako bezpiecznik resetowalny. Na przykład w urządzeniu elektronicznym, które w trybie pracy pobiera nie więcej niż 0,5 A prądu przy napięciu zasilania 12 V.
Porozmawiajmy teraz o parametrach termistorów NTC. Przypomnę, że termistor NTC ma ujemny TCR. W przeciwieństwie do pozystorów, po podgrzaniu rezystancja termistora NTC gwałtownie spada.
Miałem na stanie kilka termistorów NTC. Zasadniczo instalowano je w zasilaczach i wszelkiego rodzaju jednostkach napędowych. Ich celem jest ograniczenie prądu rozruchowego. Zdecydowałem się na ten termistor. Poznajmy jego parametry.
Na obudowie widnieje jedynie następujące oznaczenie: 16D-9 F1. Po krótkich poszukiwaniach w Internecie udało mi się znaleźć kartę katalogową całej serii termistorów NTC MF72. Konkretnie jest to nasz przykład MF72-16D9. Ta seria termistorów służy do ograniczania prądu rozruchowego. Poniższy wykres pokazuje działanie termistora NTC.
W początkowej chwili po włączeniu urządzenia (na przykład zasilacz impulsowy do laptopa, adapter, zasilacz komputerowy, ładowarka) rezystancja termistora NTC jest wysoka i pochłania impuls prądowy. Ponadto nagrzewa się, a jego opór maleje kilkakrotnie.
Gdy urządzenie działa i pobiera prąd, termistor jest w stanie nagrzanym, a jego rezystancja jest niska.
W tym trybie termistor praktycznie nie stawia oporu przepływającemu przez niego prądowi. Po odłączeniu urządzenia od źródła zasilania termistor ostygnie, a jego rezystancja ponownie wzrośnie.
Spójrzmy na parametry i główne cechy termistora NTC MF72-16D9. Spójrzmy na tabelę.
R25- Oporność znamionowa termistora w temperaturze 25°C (Om). Rezystancja termistora w temperaturze otoczenia 25°C. Rezystancję tę można łatwo zmierzyć za pomocą multimetru. W przypadku termistora MF72-16D9 jest to 16 omów. W rzeczywistości R25- jest taki sam jak R R(Rezystancja znamionowa) termistora.
Maks. Prąd w stanie ustalonym - Maksymalny prąd termistora (A). Maksymalny możliwy prąd płynący przez termistor, który może wytrzymać przez długi czas. W przypadku przekroczenia maksymalnego prądu nastąpi lawinowy spadek rezystancji.
Około. R maks. aktualny- Rezystancja termistora przy maksymalnym prądzie (Om). Przybliżona wartość rezystancji termistora NTC przy maksymalnym przepływie prądu. W przypadku termistora NTC MF72-16D9 rezystancja ta wynosi 0,802 oma. To prawie 20 razy mniej niż rezystancja naszego termistora w temperaturze 25°C (kiedy termistor jest „zimny” i nie jest obciążony przepływającym prądem).
Rozproszyć. Współczynnik. - Współczynnik wrażliwości energetycznej (mW/°C). Aby temperatura wewnętrzna termistora zmieniła się o 1°C, musi on pochłonąć pewną ilość energii. Parametr ten pokazuje stosunek pobranej mocy (w mW) do zmiany temperatury termistora. W przypadku naszego termistora MF72-16D9 parametr ten wynosi 11 miliwatów/1°C.
Przypomnę, że po nagrzaniu termistora NTC jego rezystancja spada. Aby go ogrzać, zużywany jest przepływający przez niego prąd. Dlatego termistor będzie pochłaniał energię. Pochłonięta moc powoduje nagrzewanie się termistora, co z kolei prowadzi do zmniejszenia rezystancji termistora NTC od 10 do 50 razy.
Termiczna stała czasowa - Stała czasowa chłodzenia (S). Czas potrzebny, aby temperatura nieobciążonego termistora zmieniła się o 63,2% różnicy temperatur pomiędzy samym termistorem a otoczeniem. Mówiąc najprościej, jest to czas, w którym termistor NTC ma czas na ochłodzenie się po tym, jak przestanie przez niego płynąć prąd. Na przykład, gdy zasilacz jest odłączony od sieci.
Maks. Pojemność obciążenia w µF - Maksymalna pojemność rozładowania . Charakterystyka testowa. Wskazuje pojemność, która może zostać rozładowana do termistora NTC przez rezystor obciążeniowy w obwodzie testowym bez jego uszkodzenia. Pojemność jest określana w mikrofaradach i dla określonego napięcia (prąd przemienny 120 i 220 woltów (VAC)).
Tolerancja R 25 - Tolerancja . Tolerancja rezystancji termistora w temperaturze 25°C. W przeciwnym razie jest to odchylenie od rezystancji nominalnej R25. Zwykle tolerancja wynosi ±10 - 20%.
To wszystkie główne parametry termistorów. Oczywiście istnieją inne parametry, które można znaleźć w arkuszach danych, ale zwykle można je łatwo obliczyć na podstawie głównych parametrów.
Mam nadzieję, że teraz, gdy spotkasz nieznany Ci element elektroniczny (niekoniecznie termistor), łatwo będzie Ci poznać jego główne cechy, parametry i przeznaczenie.
Słowo „termistor” jest oczywiste: REZYSTOR TERMICZNY to urządzenie, którego rezystancja zmienia się wraz z temperaturą.
Termistory są urządzeniami wysoce nieliniowymi i często mają szeroki zakres parametrów. Dlatego wielu, nawet doświadczonych inżynierów i projektantów obwodów, doświadcza niedogodności podczas pracy z tymi urządzeniami. Jednak w miarę lepszego zaznajomienia się z tymi urządzeniami można zauważyć, że termistory są w rzeczywistości dość prostymi urządzeniami.
Po pierwsze, trzeba powiedzieć, że nie wszystkie urządzenia zmieniające rezystancję wraz z temperaturą nazywane są termistorami. Na przykład, termometry oporowe, które są wykonane z małych zwojów skręconego drutu lub z napylanych folii metalowych. Choć ich parametry zależą od temperatury, nie działają one jednak jak termistory. Zwykle termin „termistor” jest używany w odniesieniu do elementów wrażliwych na temperaturę półprzewodnik urządzenia.
Istnieją dwie główne klasy termistorów: NTC (współczynnik temperaturowy rezystancji) i PTC.
Produkowane są dwa zasadniczo różne typy termistorów PTC. Niektóre są wykonane na wzór termistorów NTC, inne zaś z krzemu. Termistory PTC zostaną pokrótce opisane, ze szczególnym uwzględnieniem bardziej powszechnych termistorów NTC. Zatem jeśli nie ma specjalnych instrukcji, porozmawiamy o termistorach NTC.
Termistory NTC to bardzo czułe, nieliniowe urządzenia o wąskim zakresie, których rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury. Rysunek 1 przedstawia krzywą pokazującą zmianę rezystancji wraz z temperaturą i jest typową krzywą zależność rezystancji od temperatury. Czułość wynosi około 4-5%/° C. Istnieje szeroki zakres wartości rezystancji, a zmiana rezystancji może sięgać wielu omów, a nawet kiloomów na stopień.
R R oRyc.1 Termistory NTC są bardzo czułe i w dużej mierze
Stopnie są nieliniowe. Ro może być wyrażone w omach, kiloomach lub megaomach:
1-stosunek rezystancji R/R o; 2- temperatura w o C
Zasadniczo termistory są ceramiką półprzewodnikową. Produkuje się je z proszków tlenków metali (najczęściej tlenków niklu i manganu), czasami z dodatkiem niewielkiej ilości innych tlenków. Sproszkowane tlenki miesza się z wodą i różnymi spoiwami, tworząc ciasto, które jest kształtowane i wypalane w temperaturach przekraczających 1000°C.Przyspawana jest przewodząca powłoka metalowa (zwykle srebrna) i podłączane są przewody. Gotowy termistor jest zwykle pokryty żywicą epoksydową lub szkłem lub zamknięty w innym opakowaniu.
Z rys. 2 widać, że istnieje wiele typów termistorów.
Termistory występują w postaci krążków i podkładek o średnicy od 2,5 do około 25,5 mm, w postaci prętów o różnych rozmiarach.
Niektóre termistory są najpierw formowane w duże płytki, a następnie cięte na kwadraty. Bardzo małe termistory kulkowe wytwarza się poprzez bezpośrednie wystrzelenie kropli ciasta na dwa przewody z ogniotrwałego stopu tytanu, a następnie zanurzenie termistora w szkle w celu utworzenia powłoki.
Typowe parametry
Powiedzenie „typowe parametry” nie jest całkowicie poprawne, ponieważ istnieje tylko kilka typowych parametrów termistorów. Istnieje równie duża liczba specyfikacji dla szerokiej gamy typów termistorów, rozmiarów, kształtów, wartości znamionowych i tolerancji. Co więcej, często termistory różnych producentów nie są wymienne.
Można kupić termistory o rezystancji (w temperaturze 25 o C - temperatura, w której zwykle określa się rezystancję termistora) od jednego oma do dziesięciu megaomów lub więcej. Rezystancja zależy od wielkości i kształtu termistora, jednak dla każdego konkretnego typu wartości rezystancji mogą różnić się o 5-6 rzędów wielkości, co osiąga się po prostu zmieniając mieszaninę tlenków. Po wymianie mieszaniny zmienia się również postać zależności rezystancji od temperatury (krzywa R-T) i zmienia się również stabilność w wysokich temperaturach. Na szczęście termistory o dużej rezystancji, wystarczającej do stosowania w wysokich temperaturach, są również bardziej stabilne.Niedrogie termistory mają zwykle dość duże tolerancje parametrów. Na przykład dopuszczalne wartości rezystancji w temperaturze 25 ° C wahają się w zakresie od ± 20% do ± 5%. W wyższych lub niższych temperaturach rozrzut parametrów wzrasta jeszcze bardziej. W przypadku typowego termistora o czułości 4% na stopień Celsjusza odpowiednie zmierzone tolerancje temperatury wahają się od około ± 5° do ± 1,25° C przy 25° C. Termistory o wysokiej precyzji zostaną omówione w dalszej części tego artykułu.
Wcześniej powiedziano, że termistory są urządzeniami o wąskim zasięgu. Należy to wyjaśnić: większość termistorów pracuje w zakresie temperatur od -80°C do 150°C, a istnieją urządzenia (zwykle pokryte szkłem), które działają w temperaturach 400°C i wyższych. Jednak ze względów praktycznych większa czułość termistorów ogranicza ich użyteczny zakres temperatur. Rezystancja typowego termistora może zmieniać się od 10 000 do 20 000 w temperaturach od -80° C do +150° C. Można sobie wyobrazić trudność w zaprojektowaniu obwodu, który umożliwiałby dokładny pomiar na obu końcach tego zakresu (chyba że zakres stosowane jest przełączanie). Rezystancja termistora, znamionowa wynosząca zero stopni, nie przekroczy kilku omów przy
Większość termistorów wykorzystuje lutowanie do wewnętrznego łączenia przewodów. Oczywiście takiego termistora nie można zastosować do pomiaru temperatur powyżej temperatury topnienia lutu. Nawet bez lutowania powłoka epoksydowa termistorów utrzymuje się tylko w temperaturze nie wyższej niż 200 ° C. W przypadku wyższych temperatur konieczne jest stosowanie termistorów powlekanych szkłem z przewodami spawanymi lub topionymi.
Wymagania dotyczące stabilności ograniczają również zastosowanie termistorów w wysokich temperaturach. Struktura termistorów zaczyna się zmieniać pod wpływem wysokich temperatur, a szybkość i charakter tych zmian zależy w dużej mierze od mieszaniny tlenków i sposobu produkcji termistora. Pewien dryf termistorów pokrytych żywicą epoksydową rozpoczyna się w temperaturach powyżej 100°C. Jeśli taki termistor pracuje stale w temperaturze 150°C, wówczas dryft można mierzyć o kilka stopni rocznie. Termistory o niskiej rezystancji (na przykład nie więcej niż 1000 omów w temperaturze 25°C) są często jeszcze gorsze – można zauważyć, że dryfują podczas pracy w temperaturze około 70°C, a w temperaturze 100°C stają się zawodne.
Niedrogie urządzenia o dużych tolerancjach są wykonane z mniejszą dbałością o szczegóły i mogą dawać jeszcze gorsze rezultaty. Z drugiej strony, niektóre odpowiednio zaprojektowane termistory pokryte szkłem mają doskonałą stabilność nawet w wyższych temperaturach. Termistory kulkowe powlekane szkłem charakteryzują się bardzo dobrą stabilnością, podobnie jak niedawno wprowadzone termistory dyskowe powlekane szkłem. Należy pamiętać, że dryft zależy zarówno od temperatury, jak i czasu. Na przykład ogólnie możliwe jest zastosowanie termistora z powłoką epoksydową do krótkotrwałego ogrzewania do 150°C bez znacznego dryftu.
W przypadku stosowania termistorów należy wziąć pod uwagę wartość nominalną stałe rozpraszanie mocy. Na przykład mały termistor pokryty żywicą epoksydową ma stałą rozpraszania wynoszącą jeden miliwat na stopień Celsjusza w nieruchomym powietrzu. Innymi słowy, jeden miliwat mocy termistora zwiększa jego temperaturę wewnętrzną o jeden stopień Celsjusza, a dwa miliwaty o dwa stopnie i tak dalej. Przyłożenie napięcia jednego wolta do termistora o masie jednego kilooma i stałej rozproszenia wynoszącej jeden miliwat na stopień Celsjusza powoduje błąd pomiaru wynoszący jeden stopień Celsjusza. Termistory rozpraszają więcej energii, jeśli są zanurzone w cieczy. Ten sam mały termistor z powłoką epoksydową, o którym mowa powyżej, rozprasza 8 mW/°C w dobrze wymieszanym oleju. Termistory o dużych rozmiarach mają lepsze stałe rozpraszanie niż małe urządzenia. Przykładowo termistor w postaci tarczy lub podkładki może rozproszyć w powietrzu 20 lub 30 mW/o C. Należy pamiętać, że tak jak rezystancja termistora zmienia się wraz z temperaturą, zmienia się także jego wydzielana moc.
Równania termistora
Nie ma dokładnego równania opisującego zachowanie termistora, są jedynie przybliżone. Rozważmy dwa powszechnie stosowane równania przybliżone.
Pierwsze przybliżone równanie, wykładnicze, jest całkiem zadowalające dla ograniczonych zakresów temperatur, zwłaszcza przy zastosowaniu termistorów o niskiej dokładności.
