На основі напівпровідника значно що зменшує свій опірпри зниженні температури. На основі цих даних можна вимірювати температуруу зрозумілому для мікроконтролерів вигляді.
Основним матеріалом для виготовлення термістора (з негативним ТКС*) служать полікристалічні оксидні напівпровідники ( оксиди металів).
Існує також різновид терморезисторів (з позитивним ТКС* ) – позистори. Їх одержують з титануразом з барієвою керамікоюі рідкісноземельнимиметалами. Значно збільшують опірпри підвищення температури. Основне застосування – температурна стабілізаціяпристроїв на транзисторах
Термістор винайдений Самуелем Рубеном (Samuel Ruben ) в 1930 року.
Термістори застосовуються в мікроелектроніці для контролютемператур, важкої промисловості, мобільних вимірювальних пристрояхвиконують функцію захистуімпульсних блоків живлення від великих зарядних струмів конденсаторів & etc.
Найчастіше зустрічаються на комп'ютерних комплектуючих.
Дозволяють вимірювати температуру процесорів, систем живлення, чіпсетів та інших компонентів. Досить надійні, хоча не рідкісний заводський шлюб, коли температура зміщена на кілька десятків градусів або взагалі перебуває в мінусі.
Існують також термістори з власним вбудованим підігрівом. Служать для ручного включення підігріву та подачі сигналу з резистора про зміну опору або для контролю подачі харчуваннямережі (при відключенні резистор перестане нагріватися та змінить опір).
Формиі розміриТермістори можуть бути різними (диски, намистинки, циліндри & etc).
Основними характеристиками напівпровідникового термістора є: ТКС* ,діапазонробітників температур, максимально допустима потужністьрозсіювання, номінальне опір.
Термістори (більшість) витривалідо різних температур, механічних , зносувід часу, а при певній обробці та до агресивних хімічним середовищам.
* Температурний Коефіцієнт Опору
Термодатчик відноситься до найбільш часто використовуваних пристроїв. Його основне призначення полягає в тому, щоб сприймати температуру та перетворювати її на сигнал. Існує багато різних типів датчиків. Найбільш поширеними з них є термопара та терморезистор.
Види
Виявлення та вимірювання температури - дуже важлива діяльність, має безліч застосувань: від простого домогосподарства до промислового. Термодатчик – це пристрій, який збирає дані про температуру та відображає їх у зрозумілому для людини форматі. Ринок температурного зондування демонструє безперервне зростання через його потребу у дослідженнях та розробках у напівпровідниковій та хімічній промисловостях.
Термодатчики переважно бувають двох типів:
- Контактні. Це термопари, заповнені системні термометри, термодатчики та біметалічні термометри;
- Безконтактні датчики. Це інфрачервоні пристрої, що мають широкі можливості в секторі оборони через їхню здатність виявляти теплову потужність випромінювання оптичних та інфрачервоних променів, що випромінюються рідинами та газами.
Термопара (біметалічний пристрій) складається з двох різних видів дротів (або навіть скручених) разом. Принцип дії термопари ґрунтується на тому, що швидкості, з якими розширюються два метали, між собою відрізняються. Один метал розширюється більше, ніж інший, і починає згинатися довкола металу, який не розширюється.
Терморезистор – це своєрідний резистор, опір якого визначається його температурою. Останній зазвичай використовують до 100 ° C, тоді як термопара призначена для більш високих температур і не така точна. Схеми з використанням термопар забезпечують мілівольтні виходи, тоді як термісторні схеми – висока вихідна напруга.
Важливо!Основна перевага терморезисторів полягає в тому, що вони дешевші за термопар. Їх можна купити буквально за гроші, і вони прості у використанні.
Принцип дії
Терморезистори зазвичай чутливі і мають різний термоопір. У ненагрітому провіднику атоми, що становлять матеріал, мають тенденцію розташовуватися в правильному порядку, утворюючи довгі ряди. Під час нагрівання напівпровідника збільшується кількість активних носіїв заряду. Чим більше доступних носіїв заряду, тим більшою провідністю має матеріал.
Крива опору та температури завжди показує нелінійну характеристику. Терморезистор найкраще працює у температурному діапазоні від -90 до 130 градусів за Цельсієм.
Важливо!Принцип роботи терморезистора ґрунтується на базовій кореляції між металами та температурою. Вони виготовляються з напівпровідникових сполук, таких як сульфіди, оксиди, силікати, нікель, марганець, залізо, мідь тощо, можуть відчувати навіть невелику температурну зміну.
Електрон, що підштовхується прикладеним електричним полем, може переміщатися відносно великі відстані до зіткнення з атомом. Зіткнення уповільнює його переміщення, тому електричний «опір» знижуватиметься. При вищій температурі атоми більше зміщуються, і коли конкретний атом дещо відхиляється від свого звичайного «припаркованого» положення, він, швидше за все, зіткнеться з електроном, що проходить. Це «уповільнення» проявляється як збільшення електричного опору.
Для інформації.Коли матеріал охолоджується, електрони осідають на найнижчі валентні оболонки, стають збудженими і, відповідно, менше рухаються. При цьому опір руху електронів від одного потенціалу до іншого падає. У міру збільшення температури металу опір металу потоку електронів збільшується.
Особливості конструкцій
За своєю природою терморезистори є аналоговими і поділяються на два види:
- металеві (позистори),
- напівпровідникові (термістори).
Позистори
Матеріалом для терморезисторів можна використовувати далеко не будь-які провідники струму, оскільки до цих пристроїв висуваються деякі вимоги. Матеріал для їх виготовлення повинен мати високу ТКС.
Для таких вимог підходять мідь та платина, не рахуючи їх високої вартості. Практично широко застосовуються мідні зразки терморезисторів ПММ, у яких лінійність залежності опору від температури набагато вища. Їх недоліком є мале питоме опір, швидка окислюваність. У зв'язку з цим термоопір на основі міді мають обмежене застосування, не більше 180 градусів.
Позистори PTC призначені для обмеження струму при нагріванні від більш високої потужності, що розсіюється. Тому їх послідовно розміщують у ланцюг змінного струму, щоб зменшити струм. Вони (буквально будь-який із них) стають гарячими від надто великого струму. Ці пристрої використовують у пристрої захисту ланцюга, такому як запобіжник, як таймер у схемі розмагнічування котушок ЕПТ-моніторів.
Для інформації.Що таке позистор? Прилад, електричний опір якого зростає залежно від температури, називається позистором (PTC).
Термістори
Пристрій з негативним температурним коефіцієнтом (це коли чим вище температура, тим нижче опір) називається терморезистором NTC.
Для інформації.Всі напівпровідники мають змінний опір у міру збільшення або зменшення температури. У цьому виявляється їхня надчутливість.
Термістори NTC широко використовуються як обмежувачі пускового струму, самонастроюваних надструмових захистів і саморегульованих нагрівальних елементів. Зазвичай ці прилади встановлюються паралельно ланцюг змінного струму.
Їх можна зустріти всюди: в автомобілях, літаках, кондиціонерах, комп'ютерах, медичному устаткуванні, інкубаторах, фенах, електричних розетках, цифрових термостатах, переносних обігрівачах, холодильниках, печах, плитах та інших приладах.
Термістор використовується у мостових ланцюгах.
Технічні характеристики
Терморезистори використовують у батареях зарядки. Їх основними характеристиками є:
- Висока чутливість, температурний коефіцієнт опору в 10-100 разів більший, ніж у металу;
- Широкий діапазон робочих температур;
- Мінімальний розмір;
- Простота використання, значення опору може бути вибрано між 0,1 ~ 100 кОм;
- Гарна стабільність;
- Сильне навантаження.
Якість приладу вимірюється з точки зору стандартних характеристик, таких як час відгуку, точність, невибагливість змін інших фізичних факторів навколишнього середовища. Термін служби та діапазон вимірювань – це ще кілька важливих характеристик, які необхідно враховувати під час розгляду використання.
Галузь застосування
Термістори не дуже дорогі та можуть бути легко доступні. Вони забезпечують швидку відповідь та надійні у використанні. Нижче наведено приклади застосування пристроїв.
Термодатчик повітря
Автомобільний термодатчик – це і є терморезистор NTC, який сам по собі дуже точний при правильному калібруванні. Прилад зазвичай розташований за ґратами або бампером автомобіля і має бути дуже точним, тому що використовується для визначення точки вимкнення автоматичних систем клімат-контролю. Останні регулюються з кроком 1 градус.
Автомобільний термодатчик
Терморезистор вбудовується в обмотку двигуна. Зазвичай, цей датчик підключається до реле температури (контролера) для забезпечення «Автоматичного температурного захисту». Коли температура двигуна перевищує задане значення, встановлене в реле, двигун автоматично вимикається. Для менш критичного застосування він використовується для спрацьовування сигналізації про перевищення температури з індикацією.
Датчик пожежі
Можна зробити власний протипожежний пристрій. Зібрати схему з термістора або біметалічних смужок, запозичених із пускача. Тим самим можна викликати тривогу, що базується на дії саморобного термодатчика.
В електроніці завжди доводиться щось виміряти, наприклад, температуру. З цим завданням найкраще справляється терморезистор – електронний компонент на основі напівпровідників. Прилад виявляє зміну фізичної кількості та перетворюється на електричну кількість. Вони є своєрідною мірою зростаючого опору вихідного сигналу. Існує два різновиди приладів: у позисторів із зростанням температури зростає і опір, а у термісторів воно навпаки падає. Це протилежні за дією та однакові за принципом роботи елементи.
Відео
В електроніці завжди доводиться щось виміряти чи оцінювати. Наприклад, температура. З цим завданням успішно справляються терморезистори - електронні компоненти з урахуванням напівпровідників, опір яких змінюється залежно від температури.
Тут я не розписуватиму теорію фізичних процесів, які відбуваються в терморезисторах, а перейду ближче до практики - познайомлю читача з позначенням терморезистора на схемі, його зовнішнім виглядом, деякими різновидами та їх особливостями.
На важливих схемах терморезистор позначається так.
Залежно від сфери застосування та типу терморезистора позначення його на схемі може бути з невеликими відмінностями. Але ви завжди його визначите за характерним написом t або t° .
Основна характеристика терморезистора - це його ТКС. ТКС – це температурний коефіцієнт опору. Він показує, яку величину змінюється опір терморезистора за зміни температури на 1°С (1 градус Цельсія) чи 1 градус по Кельвіну.
Терморезистори мають кілька важливих параметрів. Наводити я їх не буду, це окрема розповідь.
На фото показаний терморезистор ММТ-4В (4,7 кОм). Якщо підключити його до мультиметра і нагріти, наприклад, термофеном або жалом паяльника, можна переконатися в тому, що зі зростанням температури його опір падає.
Терморезистори є практично скрізь. Часом дивуєшся з того, що раніше їх не помічав, не звертав уваги. Погляньмо на плату від зарядного пристрою ІКАР-506 і спробуємо знайти їх.
Ось перший терморезистор. Так як він у корпусі SMD і має малі розміри, то запаяний на невелику плату та встановлений на алюмінієвий радіатор – контролює температуру ключових транзисторів.
Другий. Це так званий NTC-термістор ( JNR10S080L). Про таких я ще розповім. Служить він обмеження пускового струму. Кумедно. Начебто терморезистор, а служить як захисний елемент.
Чому то якщо заходить мова про терморезистори, то зазвичай думають, що вони служать для вимірювання та контролю температури. Виявляється, вони знайшли застосування як пристрої захисту.
Також терморезистори встановлюються автомобільні підсилювачі. Ось терморезистор у підсилювачі Supra SBD-A4240. Тут він задіяний у ланцюзі захисту підсилювача від перегріву.
Ось ще приклад. Це літій-іонний акумулятор DCB-145 від шуруповерта DeWalt. Точніше, його "потрухи". Для контролю температури акумуляторних осередків застосовано вимірювальний терморезистор.
Його майже не видно. Він залитий силіконовим герметиком. Коли акумулятор зібраний, цей терморезистор щільно прилягає до однієї з Li-ion осередків акумулятора.
Пряме і непряме нагрівання.
За способом нагрівання терморезистори ділять на дві групи:
Пряме нагрівання. Це коли терморезистор нагрівається зовнішнім повітрям або струмом, що протікає безпосередньо через сам терморезистор. Терморезистори з прямим нагріванням, як правило, використовуються або для вимірювання температури або температурної компенсації. Такі терморезистори можна зустріти в термометрах, термостатах, зарядних пристроях (наприклад, для Li-ion батарей шуруповертів).
Непрямий нагрівання. Це коли терморезистор нагрівається поруч розташованим нагрівальним елементом. При цьому він сам і нагрівальний елемент електрично не пов'язані один з одним. У такому випадку опір терморезистора визначається функцією струму, що протікає через нагрівальний елемент, а не через терморезистор. Терморезистори з непрямим нагріванням є комбінованими приладами.
NTC-термістори та позистори.
Залежно від зміни опору від температури терморезистори ділять на два типи:
PTC-термістори (вони ж позистори).
Давайте розберемося, яка між ними різниця.
Свою назву NTC-термістори отримали від скорочення NTC - Negative Temperature Coefficient , або "Негативний Коефіцієнт Опору". Особливість даних термісторів у тому, що при нагріванні їх опір зменшується. До речі, так позначається NTC-термістор на схемі.
Позначення термістора на схемі
Як бачимо, стрілки на позначенні різноспрямовані, що вказує на основну властивість NTC-термістора: температура збільшується (стрілка догори), опір падає (стрілка донизу). І навпаки.
На практиці зустріти NTC-термістор можна у будь-якому імпульсному блоці живлення. Наприклад, такий термістор можна знайти у блоці живлення комп'ютера. Ми вже бачили NTC-термістор на платі ІКАР"а, тільки там він був сіро-зеленого кольору.
На цьому є фото NTC-термістор фірми EPCOS. Застосовується обмеження пускового струму.
Для NTC-термісторів, як правило, вказується його опір при 25°С (для даного термістора це 8 Ом) та максимальний робочий струм. Зазвичай, це кілька ампер.
Даний NTC-термістор встановлюється послідовно, на вході напруги 220V. Подивіться на схему.
Так як він включений послідовно з навантаженням, весь споживаний струм протікає через нього. NTC-термістор обмежує пусковий струм, який виникає через заряд електролітичних конденсаторів (на схемі С1). Кидок зарядного струму може призвести до пробою діодів у випрямлячі (діодний міст на VD1 – VD4).
При кожному включенні блока живлення конденсатор починає заряджатися, а через NTC-термістор починає протікати струм. Опір NTC-термістора при цьому велике, тому що він ще не встиг нагрітися. Протікаючи через NTC-термістор, струм розігріває його. Після цього опір термістора зменшується, і він практично не перешкоджає перебігу струму, що споживається приладом. Отже, рахунок NTC-термистора вдається забезпечити " плавний запуск " електроприладу і вберегти від пробою діоди випрямляча.
Зрозуміло, що поки імпульсний блок живлення увімкнений, NTC-термістор перебуває в "підігрітому" стані.
Якщо в схемі відбувається вихід з ладу будь-яких елементів, то зазвичай різко зростає і споживаний струм. При цьому трапляються випадки, коли NTC-термістор служить свого роду додатковим запобіжником і також виходять з ладу через перевищення максимального робочого струму.
Вихід з ладу ключових транзисторів у блоці живлення зарядного пристрою призвів до перевищення максимального робочого струму цього термістора (max 4A) і він згорів.
Позистори. PTC-термістори.
Термістори, опір яких при нагріванні зростаєназивають позисторами. Вони ж PTC-термістори (PTC - Positive Temperature Coefficient , "Позитивний Коефіцієнт Опору").
Варто зазначити, що позистори набули менш широкого поширення, ніж NTC-термістори.
Позистори легко виявити на платі будь-якого кольорового CRT-телевізора (з кінескопом). Там він встановлений у ланцюзі розмагнічування. У природі зустрічаються як двовивідні позистори, так і трививідні.
На фото представник двовивідного позистора, який застосовується у ланцюзі розмагнічування кінескопа.
Усередині корпусу між виводами-пружинами встановлено робоче тіло позистора. По суті, це і є сам позистор. Зовні виглядає як пігулка з напилюванням контактного шару з боків.
Як я вже казав, позистори використовуються для розмагнічування кінескопа, а точніше його маски. Через магнітне поле Землі або вплив зовнішніх магнітів маска намагнічується, і кольорове зображення на екрані кінескопа спотворюється, з'являються плями.
Напевно, кожен пам'ятає характерний звук "бдзинь", коли вмикається телевізор - це і є той момент, коли працює петля розмагнічування.
Крім двовивідних позисторів широко застосовуються трививідні позистори. Ось такі.
Відмінність їх від двовивідних полягає в тому, що вони складаються з двох позисторів-таблеток, які встановлені в одному корпусі. На вигляд ці "пігулки" абсолютно однакові. Але це не так. Крім того, що одна таблетка трохи менша за іншу, так ще й опір їх у холодному стані (при кімнатній температурі) різний. В однієї таблетки опір близько 1,3 ~ 3,6 кОм, а в іншої лише 18 ~ 24 Ом.
Трививідні позистори також застосовуються в ланцюзі розмагнічування кінескопа, як і двовивідні, але тільки схема їх включення трохи інша. Якщо раптом позистор виходить з ладу, а таке буває досить часто, на екрані телевізора з'являються плями з неприродним відображенням кольору.
І конденсатори. Маркування на них не наноситься, що ускладнює їхню ідентифікацію. На вигляд SMD-терморезистори дуже схожі на керамічні SMD-конденсатори.
Вбудовані терморезистори.
В електроніці активно використовуються і вбудовані терморезистори. Якщо у вас паяльна станція з контролем температури жала, то в нагрівальний елемент вбудований тонкоплівковий терморезистор. Також терморезистори вбудовуються і в фен паяльних термоповітряних станцій, але там він є окремим елементом.
Варто зазначити, що в електроніці поряд з терморезисторами активно застосовуються термозапобіжники та термореле (наприклад, типу KSD), які також легко виявити в електронних приладах.
Тепер, коли ми познайомилися з терморезисторами, настав час .
NTC та PTC термістори
На даний момент промисловість випускає величезний асортимент терморезисторів, позисторів та NTC-термісторів. Кожна окрема модель або серія виготовляється для експлуатації у певних умовах, на них накладаються певні вимоги.
Тому від простого перерахування параметрів позисторів і NTC-термісторів користі буде мало. Ми підемо трохи іншим шляхом.
Щоразу, коли у ваші руки потрапляє термістор з маркуванням, що легко читається, необхідно знайти довідковий листок, або даташит на дану модель термістора.
Хто не в курсі, що таке даташит, раджу заглянути на цю сторінку. У двох словах, даташит містить інформацію з усіх основних параметрів даного компонента. У цьому документі наведено все, що потрібно знати, щоб застосувати конкретний електронний компонент.
У мене виявився ось такий термістор. Подивіться на фото. Спочатку про нього я нічого не знав. Інформації було щонайменше. Судячи з маркування це PTC-термістор, тобто позистор. На ньому так і написано – PTC. Далі вказано маркування C975.
Спершу може здатися, що знайти хоч якісь відомості про цей позистор навряд чи вдасться. Але не варто вішати ніс! Відкриваємо браузер, вбиваємо в гугле фразу типу цих: "позистор c975", "ptc c975", "ptc c975 datasheet", "ptc c975 даташит", "позистор c975 даташит". Далі залишається лише знайти даташит на цей позистор. Як правило, даташити оформляються як pdf-файл.
Зі знайденого даташита на PTC C975я дізнався наступне. Випускає його компанія EPCOS. Повна назва B59975C0160A070(Серія B599 * 5). Цей PTC-термістор застосовується для обмеження струму при короткому замиканні та перевантаженні. Тобто. це своєрідний запобіжник.
Наведу таблицю з основними технічними характеристиками для серії B599*5, а також коротку розшифровку всього того, що позначають усі ці циферки та літери.
Тепер звернемо свою увагу на електричні характеристики конкретного виробу, у нашому випадку це позистор PTC C975 (повне маркування B59975C0160A070). Погляньте на таку таблицю.
I R - Rated current (mA). Номінальний струм. Це струм, який витримує цей позистор протягом тривалого часу. Я його ще назвав би робочим, нормальним струмом. Для позистора C975 номінальний струм становить трохи більше півампера, саме - 550 mA (0,55A).
I S - Switching current (mA). Струм перемикання. Це величина струму, що протікає через позистор, у якому його опір починає різко зростати. Таким чином, якщо через позистор C975 почне протікати струм більше 1100 mA (1,1A), то він почне виконувати свою захисну функцію, а точніше почне обмежувати струм, що протікає через себе, за рахунок зростання опору. Струм перемикання ( I S) та опорна температура ( T ref) пов'язані, так як струм перемикання викликає розігрів позистора і його температура досягає рівня T ref, коли він опір позистора зростає.
I Smax - Maximum switching current (A). Максимальний струм перемикання. Як бачимо з таблиці, для цієї величини вказується ще й значення напруги на позисторі - V=V max. Це недарма. Справа в тому, що будь-який позистор може поглинути певну потужність. Якщо вона перевищить допустиму, він вийде з ладу.
Тому для максимального струму перемикання вказується напруга. У цьому випадку воно дорівнює 20 вольтам. Перемноживши 3 ампери на 20 вольт, ми отримаємо потужність 60 Вт. Саме таку потужність може поглинути наш позистор за обмеження струму.
I r - Residual current (mA). Залишковий струм. Це залишковий струм, який протікає через позистор, по тому, як той спрацював, почав обмежувати струм (наприклад, під час перевантаження). Залишковий струм підтримує підігрів позистора для того, щоб він був у "розігрітому" стані і виконував функцію обмеження струму доти, доки причина навантаження не буде усунена. Як бачимо, у таблиці вказано значення цього струму для різної напруги на позисторі. Одне для максимального ( V=V max), інше для номінального ( V=V R). Не важко здогадатися, що перемноживши струм обмеження на напругу, ми отримаємо потужність, яка потрібна для підтримки нагріву позистора в стані, що спрацював. Для позистора PTC C975ця потужність дорівнює 1,62 ~ 1,7 Вт.
Що таке R Rі R minнам допоможе зрозуміти наступний графік.
R min - Minimum resistance (Ом). Мінімальний опір. Найменше значення опору позистора. Мінімальний опір, який відповідає мінімальній температурі, після якої починається діапазон із позитивним ТКС. Якщо детально вивчити графіки для позисторів, можна помітити, що до значення T Rminопір позистора навпаки зменшується. Тобто позистор при температурах нижче T Rminведе себе як "дуже поганий" NTC-термістор і його опір знижується (незначно) із зростанням температури.
R R - Rated resistance (Ом). Номінальний опір. Це опір позистора за якоїсь раніше обумовленої температури. Зазвичай це 25°С(рідше 20°С). Простіше кажучи, це опір позистора за кімнатної температури, який ми можемо легко виміряти будь-яким мультиметром.
Approvals - у дослівному перекладі це схвалення. Тобто схвалено такою організацією, яка займається контролем якості та ін. Особливо не цікавить.
Ordering code - серійний номер. Тут, гадаю, зрозуміло. Повне маркування виробу. У нашому випадку це B59975C0160A070.
З даташита на позистор PTC C975 я дізнався, що застосувати його можна як запобіжника, що самовідновлюється. Наприклад, в електронному пристрої, який у робочому режимі споживає струм не більше 0,5А при напрузі живлення 12V.
Тепер поговоримо про параметри NTC-термісторів. Нагадаю, що NTC-термістор має негативний ТКС. На відміну від позисторів, під час нагрівання опір NTC-термістора різко падає.
В наявності у мене виявилося кілька NTC-термістрів. В основному вони були встановлені в блоках живлення та усіляких силових агрегатах. Їхнє призначення - обмеження пускового струму. Зупинився я на такому термісторі. Давайте дізнаємося про його параметри.
На корпусі вказано лише таке маркування: 16D-9 F1. Після недовгих пошуків в інтернеті вдалося знайти даташіт на всю серію NTC-термісторів MF72. Саме наш екземпляр, це MF72-16D9. Ця серія термісторів використовується для обмеження пускового струму. Далі на графіку наочно показано, як працює NTC-термістор.
У початковий момент, коли вмикається пристрій (наприклад, імпульсний блок живлення ноутбука, адаптер, комп'ютерний БП, зарядний пристрій), опір NTC-термістора велике, і він поглинає імпульс струму. Далі він розігрівається, і його опір зменшується у кілька разів.
Поки пристрій працює і споживає струм, термістор перебуває у нагрітому стані та його опір замало.
У такому режимі термістор практично не чинить опір струму, що протікає через нього. Як тільки електроприлад буде відключено від джерела живлення, термістор охолоне і його опір знову збільшиться.
Звернімо свій погляд на параметри та основні характеристики NTC-термістора MF72-16D9. Погляньмо на таблицю.
R 25 - Номінальний опір термістора за температури 25°С (Ом). Опір термістора за температури навколишнього середовища 25°С. Цей опір легко виміряти мультиметром. Для термістора MF72-16D9 це 16 Ом. По суті R 25- це те саме, що і R R(Rated resistance) для позистора.
Max. Steady State Current - Максимальний струм термістора (A). Максимально можливий струм через термістор, який може витримати протягом тривалого часу. Якщо перевищити максимальний струм, відбудеться лавиноподібне падіння опору.
Approx. R of Max. Current - Опір термістора при максимальному струмі (Ом). Приблизне значення опору NTC-термістора при максимальному струмі, що протікає. Для NTC-термістора MF72-16D9 цей опір дорівнює 0,802 Ома. Це майже в 20 разів менше, ніж опір нашого термістора при температурі в 25°С (коли термістор "холодний" і не навантажений струмом, що протікає).
Dissip. Coef. - Коефіцієнт енергетичної чутливості (mW/°C). Щоб внутрішня температура термістора змінилася на 1°С, він має поглинути деяку кількість потужності. Відношення поглинається потужності (мВт) до зміни температури термістора і показує даний параметр. Для нашого термістора MF72-16D9 даний параметр становить 11 міліватт/1°С.
Нагадаю, що під час нагрівання NTC-термістора його опір падає. Для його розігріву витрачається струм, що протікає через нього. Отже, термістор поглинатиме потужність. Поглинена потужність призводить до нагрівання термістора, а це у свою чергу веде до зменшення опору NTC-термістора в 10 – 50 разів.
Thermal Time Constant - Постійна охолодження часу (S). Час, протягом якого температура ненавантаженого термістора зміниться на 63,2% від різниці температури самого термістора та навколишнього середовища. Простіше кажучи, це час, за який NTC-термістор встигає охолонути після того, як через нього перестане протікати струм. Наприклад, коли блок живлення відключать від електромережі.
Max. Load Capacitance in μF - Максимальна ємність розряду . Тестова характеристика. Показує ємність, яку можна розрядити на термістор NTC через обмежувальний резистор в тестовій схемі без його пошкодження. Місткість вказується в мікрофарадах і для конкретної напруги (120 і 220 вольт змінного струму (VAC)).
Tolerance of R 25 - Допуск . Допустиме відхилення опору термістора при температурі 25°С. Інакше це відхилення від номінального опору R 25. Зазвичай допуск становить ±10 – 20%.
Ось і всі основні характеристики термісторів. Звичайно, є й інші параметри, які можуть зустрітися в датасітах, але вони, як правило, легко вираховуються з основних параметрів.
Сподіваюся тепер, коли ви зустрінете незнайомий вам електронний компонент (не обов'язково термістор), вам легко дізнатися його основні характеристики, параметри і призначення.
Слово «термістор» зрозуміле саме собою: ТЕРМІЧНИЙ РЕЗИСТОР – пристрій, опір якого змінюється з температурою.
Термістори є значною мірою нелінійними приладами і часто мають параметри з великим розкидом. Саме тому багато, навіть досвідчені інженери та розробники схем зазнають незручностей при роботі з цими приладами. Однак, познайомившись ближче з цими пристроями, можна бачити, що термістори насправді є простими пристроями.
Спочатку необхідно сказати, що не всі пристрої, що змінюють опір із температурою, називаються термісторами. Наприклад, резистивні термометри, які виготовляються з маленьких котушок крученого дроту або з напилених металевих плівок. Хоча їхні параметри залежать від температури, однак вони працюють не так, як термістори. Зазвичай термін «термістор» застосовується по відношенню до чутливих до температури. напівпровідниковимпристроїв.
Є два основних класи термісторів: з негативним ТКС (температурним коефіцієнтом опору) та з позитивним ТКС.
Існують два принципово різних типи термісторів, що випускаються, з позитивним ТКС. Одні виготовляються подібно до термісторів з негативним ТКС, інші ж робляться з кремнію. Термістори з позитивним ТКС будуть описані коротко, а основна увага буде приділена поширеним термісторам з негативним ТКС. Таким чином, якщо відсутні особливі вказівки, то йтиметься про термісторів із негативним ТКС.
Термістори з негативним ТКС є високочутливими, нелінійними пристроями з вузьким діапазоном, опір яких зменшується зі збільшенням температури. На рис.1 зображена крива, що показує зміну опору в залежності від температури і являє собою типову температурну залежність опоруЧутливість - приблизно 4-5% / про С. Є великий діапазон номіналів опорів, і зміна опору може досягати багатьох ом і навіть кілоом на градус.
R R oРис.1Термістори з негативним ТКС дуже чутливі та у значній
Ступені нелінійні. R може бути в омах, кілоомах або мегоомах:
1-відношення опорів R/R; 2- температура в о С
По суті термістори є напівпровідниковою керамікою. Вони виготовляються на основі порошків оксидів металів (зазвичай оксидів нікелю та марганцю), іноді з добавкою невеликої кількості інших оксидів. Порошкоподібні оксиди змішуються з водою і різними зв'язуючими речовинами для отримання рідкого тіста, якому надається необхідна форма і обпалюється при температурах понад 1000 С.Приварюється провідне металеве покриття (зазвичай срібне), і приєднуються висновки. Закінчений термістор зазвичай покривається епоксидною смолою або склом або полягає в якомусь іншому корпусі.
З рис. 2 можна бачити, що є безліч типів термісторів.
Термістори мають вигляд дисків і шайб діаметром від 2.5 до 25.5 мм, форму стрижнів різних розмірів.
Деякі термістори спочатку виготовляються у вигляді великих пластин, а потім ріжуться на квадрати. Дуже маленькі намистинкові термістори виготовляються шляхом безпосереднього випалювання краплі тесту на двох висновках з тугоплавкого титанового сплаву з подальшим опусканням термістора в скло з метою отримання покриття.
Типові параметри
Говорити типові параметри - не зовсім правильно, так як для термісторів існує лише кілька типових параметрів. Для безлічі термісторів різних типів, розмірів, форм, номіналів та допусків існує така ж велика кількість технічних умов. Більше того, найчастіше термістори, що випускаються різними виробниками, є взаємозамінними.
Можна придбати термістори з опорами (при 25 o З - температури, за якої зазвичай визначається опір термістора) від одного ома до десяти мегоом і більше. Опір залежить від розміру та форми термістора, однак, для кожного певного типу номінали опору можуть відрізнятися на 5-6 порядків, що досягається шляхом простої зміни оксидної суміші. При заміні суміші також змінюється і вид температурної залежності опору (R-T крива) і змінюється стабільність при високих температурах. На щастя термістори з високим опором, достатнім для того, щоб використовувати їх при високих температурах, також мають, як правило, більшу стабільність.Недорогі термістори мають досить великі допуски параметрів. Наприклад, допустимі значення опорів при 25 о З змінюються в діапазоні від ± 20% до ± 5%. За більш високих або низьких температур розкидання параметрів ще більше збільшується. Для типового термістора, що має чутливість 4% на градус Цельсія, відповідні допуски вимірюваної температури змінюються приблизно від ± 5 до ± 1,25 про З при 25 про С. Високоточні термістори будуть розглядатися в цій статті нижче.
Раніше сказано, що термістори є пристроями з вузьким діапазоном. Це необхідно пояснити: більшість термісторів працює в діапазоні від -80 о С до 150 о С, і є прилади (як правило, зі скляним покриттям), які працюють при 400 о С та більших температурах. Однак для практичних цілей велика чутливість термісторів обмежує їх корисний температурний діапазон. Опір типового термістора може змінюватися в 10000 або 20000 разів при температурах від -80 про С до +150 про С. Можна уявити труднощі при проектуванні схеми, яка б забезпечувала точність вимірювань на обох кінцях цього діапазону (якщо не використовується перемикання діапазонів). Опір термістора, номінальний при нулі градусів, не перевищить значення кількох ом при
У більшості термісторів для внутрішнього приєднання висновків використовується паяння. Очевидно, що такий термістор не можна використовувати для вимірювання температур перевищують температуру плавлення припою. Навіть без паяння, епоксидне покриття термісторів зберігається лише при температурі не більше 200 про С. Для більш високих температур необхідно використовувати термістори зі скляним покриттям, що мають приварені або вплавлені виводи.
Вимоги до стабільності обмежують застосування термісторів при високих температурах. Структура термісторів починає змінюватися при дії високих температур, швидкість і характер зміни значною мірою визначаються оксидною сумішшю і способом виготовлення термістора. Деякий дрейф термісторів з епоксидним покриттям починається при температурах понад 100 С або близько того. Якщо такий термістор безперервно працює при 150 С, то дрейф може вимірюватися кількома градусами за рік. Низькоомні термістори (наприклад, трохи більше 1000 Ом при 25 про З) часто ще гірше – їх дрейф може бути помічений під час роботи приблизно за 70 про З. А за 100 про З вони стають ненадійними.
Недорогі пристрої з великими припущеннями виготовляються з меншою увагою до деталей і можуть дати навіть найгірші результати. З іншого боку, деякі правильно розроблені термістори зі скляним покриттям мають чудову стабільність навіть за більш високих температур. Бусинкові термістори зі скляним покриттям мають дуже хорошу стабільність, так само, як і дискові термістори зі скляним покриттям, що нещодавно з'явилися. Слід пам'ятати, що дрейф залежить від температури, і від часу. Так, наприклад, зазвичай можна використовувати термістор з епоксидним покриттям при короткочасному нагріванні до 150 про С без значного дрейфу.
При використанні термісторів слід враховувати номінальне значення постійної розсіюваної потужності. Наприклад, невеликий термістор з епоксидним покриттям має постійну розсіювання, що дорівнює одному мілівату на градус Цельсія в нерухомому повітрі. Тобто один міліват потужності в термісторі підвищує його внутрішню температуру на один градус Цельсія, а два мл - на два градуси і так далі. Якщо подати напругу в один вольт на термістор в один кілоом, що має постійну розсіювання один міліват на градус Цельсія, то вийде помилка вимірювання в один градус Цельсія. Термістори розсіюють більшу потужність, якщо вони опускаються в рідину. Той же вищезгаданий невеликий термістор з епоксидним покриттям розсіює 8 мВт/о С, перебуваючи в олії, що добре перемішується. Термістори з великими розмірами мають постійне розсіювання краще ніж невеликі пристрої. Наприклад термістор у вигляді диска або шайби може розсіювати на повітрі потужність 20 або 30 мВт/о С слід пам'ятати, що аналогічно тому, як опір термістора змінюється в залежності від температури, змінюється і його потужність, що розсіюється.
Рівняння для термісторів
Точного рівняння опису поведінки термістора немає, – є лише наближені. Розглянемо два широко використовувані наближені рівняння.
Перше наближене рівняння, експоненціальне, цілком задовільно для обмежених температурних діапазонів, особливо – при використанні малотермінових термісторів.
