Термисторът е устройство за измерване на температурата, което се състои от полупроводников материал, който при лека промяна на температурата силно променя своята устойчивост. Като правило, термисторите имат отрицателни температурни коефициенти, т.е. тяхната устойчивост пада с повишаване на температурата.

Общи характеристики на термистора

Думата "термистор" е намаление от пълния му термин: термочувствителен резистор. Това устройство е точен и лесен за използване сензор за всякакви температурни промени. Като цяло има два вида термистори: с отрицателен температурен коефициент и с положителен. Често първият тип се използва за измерване на температурата.


Обозначението на термистора в електрическата верига е показано на снимката. Материалът на термисторите е метален оксид, притежаващ полупроводникови свойства. При производството на тези устройства се осигурява следната форма:

с форма на диск;

пръчка;

е сферична като перла.

В основата на работата на термистора е принципът на силна промяна на съпротивлението с лека промяна на температурата. В същото време при тази сила на тока във веригата и постоянна температура се поддържа постоянно напрежение. За да използвате устройството, той е свързан към електрическа верига, например към моста Whitestone, и измерва тока и напрежението на устройството. Чрез обикновения закон на Ом, R = U /I определя съпротивлението. След това погледнете кривата на зависимостта на съпротивлението от температурата, при коятовъзможно е да се каже точно на каква температура съответства полученото съпротивление. Когато температурата се промени, стойността на съпротивлението се променя драстично, което позволява да се определи температурата с висока точност.

Материал на термисторите

Материалът на по-голямата част от термисторите е полупроводникова керамика. Процесът на неговото производство се състои в синтероване на прахове от нитриди и метални оксиди при високи температури. Резултатът е материал, чийто оксиден състав има общата формула (AB) 3 O 4 или (ABC) 3 O 4, където A, B, C са метални химични елементи. Често се използват манган и никел. Ако се приеме, че термисторът ще работи при температури под 250 ° С, то керамиката ще съдържа магнезий, кобалт и никел. Керамиката на този състав показва стабилността на физичните свойства в определения температурен диапазон. Важна характеристика на термисторите е тяхната специфична проводимост (обратната стойност на съпротивлението). Проводимостта се регулира чрез добавяне на ниски концентрации на литий и натрий към полупроводниковата керамика.

Процес на производство на устройства

Сферичните термистори се правят чрез нанасянето им върху две жици от платина при висока температура (1100 ° C). След това жицата се реже, за да се получи необходимата форма на контакт на термистора. За уплътняване на сферично устройство се прилага стъклен капак. В случай на дискови термистори, процесът на осъществяване на контакти е да се постави върху тях метална сплав от платина, паладий и сребро, а последващият му припой към покритиетоРТС.

За разлика от платиновите детектори

Освен полупроводниковите термистори има и друг тип температурен детектор, чийто работен материал е платина. Тези детектори променят съпротивлението си, когато температурата се променя в съответствие със закона. За термистори тази зависимост от физични величини е от съвсем различно естество.
Предимствата на термисторите в сравнение с платиновите аналози са следните:

По-висока чувствителност на съпротивлението при промяна на температурата в целия работен диапазон на количествата.

Висока степен на стабилност на инструмента и повторяемост на получените индикации.

Малък размер, който ви позволява да реагирате бързо на температурни промени.

Резистори на термистори

Тази физическа величина намалява нейната стойност с увеличаване на температурата, докато е важно да се вземе предвид работния температурен диапазон. За температурни диапазони от -55 ° C до +70 ° C се използват термистори с устойчивост от 2200 - 10 000 ома. При по-високи температури се използват устройства с устойчивост над 10 kOm. За разлика от платиновите детектори и термодвойки, термисторите нямат определени стандарти за криви на съпротивление в зависимост от температурата и има голямо разнообразие от избори за тези криви. Това се дължи на факта, че всеки термисторен материал, като температурен сензор, има собствена крива на съпротивление.

Стабилност и точност

Тези устройства са химически стабилни и не влошават характеристиките си с течение на времето. Термисторните сензори са един от най-точните инструменти за измерване на температурата. Точността на тяхното измерване във всичкиработният обхват е от 01 - 02 ° C. Трябва да се има предвид, че повечето уреди работят в температурния диапазон от 0 ° С до 100 ° С.

Основни параметри на термисторите

Следните физически параметри са от съществено значение за всеки тип термистор (описанието на имената на английски е дадено):

R 25 - съпротивлението на устройството в Oms при стайна температура (25 ° C). Проверете тази функция на термистора само с помощта на мултицет.

Допустимото отклонение на R 25 е стойността на допустимото отклонение на съпротивлението на устройството от зададената стойност при 25 ° C. Обикновено тази стойност не надвишава 20% от R 25.

Макс. Steady State Current - Максимална сила на тока в ампери, която може да тече през устройството за дълго време. Превишението на тази стойност заплашва бързото намаляване на съпротивлението и следователно отказът на термистора.

Прибл. R на Макс Current - Тази стойност показва стойността на съпротивлението в Omah, която придобива устройството при преминаване през ток с максимална величина. Тази стойност трябва да бъде с 1-2 порядъка по-малка от съпротивлението на термистора при стайна температура.

Dissip. Коеф. - коефициент, който показва температурната чувствителност на устройството да се абсорбира от неговата мощност. Този коефициент показва количеството мощност в mW, което трябва да се абсорбира от термистора, за да се повиши неговата температура с 1 ° C. Тази стойност е важна, защото показва колко енергия трябва да похарчите, за да загреете уреда до работните му температури.

Термична постоянна време. Ако термисторът се използва като ограничителВажно е да знаете колко време ще се охлади, след като изключите захранването, за да сте готови за новото му включване. Тъй като температурата на термистора след неговото изключване намалява според експоненциалния закон, тогава се въвежда терминът "Thermal Time Constant" - времето, в което температурата на устройството ще намалее с 632% от разликата между работната температура на устройството и околната температура.

Макс. Load in Capacitance μf е капацитетът на микрофарад, който може да се разрежда през това устройство, без да го повреди. Тази стойност е посочена за определено напрежение, например 220 V.

Как да проверим термистора за ефективност?

За груба проверка на термистора за неговата работоспособност можете да използвате мултицет и редовно поялник.

Преди всичко трябва да разрешите измервателното устройство да измерва съпротивлението и да свържете изходните клеми на термистора към терминала на мултиметъра. В този случай полярността няма значение. Мултиметърът ще покаже известно съпротивление в Omaha, той трябва да бъде записан. След това трябва да включите поялника в мрежата и да го донесете на един от изходите на термистора. Трябва да се внимава да не се изгори уреда. По време на този процес е необходимо да се наблюдават показанията на мултиметъра, той трябва да показва постепенно намаляващо съпротивление, което бързо се настройва на определена минимална стойност. Минималната стойност зависи от вида на термистора и температурата на спойка, обикновено е няколко пъти по-малка от измерената в началото на величината. В този случай можете да сте сигурни в правилността на термистора.
Ако има съпротивана мултиметъра не се е променило, или, обратно, падна рязко, тогава устройството не е подходящо за неговото използване. Имайте предвид, че тази проверка е груба. За прецизно тестване на устройството е необходимо да се измерват два индикатора: неговата температура и съответното съпротивление, след което да се сравнят тези показатели с декларираните от производителя.

Приложения

Във всички области на електрониката, в които е важно да се следват температурните режими, се използва термистор. Тези области включват компютри, прецизно оборудване за промишлени инсталации и устройства за предаване на различни данни. Така че термостатът за 3D принтер се използва като сензор, който контролира температурата на отоплителната маса или печатащата глава. Един често използван термистор е вътрешното ограничаване на тока, например, когато компютърът е включен. Факт е, че когато захранването е включено, стартовият кондензатор, който има голям капацитет, се разрежда, създавайки огромна сила на тока във веригата. Този ток може да изгори целия чип, така че веригата включва термистор. Това устройство имаше стайна температура и огромно съпротивление по време на превключването. Това съпротивление ефективно намалява скока на силата на тока при стартиране. Тогава устройството се нагрява чрез ток, преминаващ през него и разпределение на топлината, и съпротивлението му рязко намалява. Калибрирането на термистора е такова, че работната температура на компютърния чип води до практично обездвижване на съпротивлението на термистора и няма спад на напрежението върху него. След изключване на компютъра,Термисторът се охлажда бързо и възстановява устойчивостта си. По този начин използването на термистори за ограничаване на пусковия ток е икономически изгодно и достатъчно лесно.

Примери за термистори

Понастоящем има широка гама от продукти за продажба, ние даваме характеристиките и областите на използване на някои от тях:

Термометър B57045-K с гаечен ключ, има номинален импеданс 1 kOm с допустимо отклонение 10%. Използва се като сензор за измерване на температурата на битовата и автомобилната електроника.

Дисковото устройство B57153-S има максимално допустим ток 18 A със съпротивление 15 ома при стайна температура. Използва се като ограничител на пусковия ток.