Термистора: Терморезистор (термистор)- что такое и где применяется, параметры и конструкция

Содержание

Терморезистор (термистор)- что такое и где применяется, параметры и конструкция

Начинающие радиолюбители задаются вопросом – термистор: что это такое? В двух словах, термистор (терморезистор) – радиодеталь, являющаяся по своей сути разновидностью резистора, конструкция которого выстроена на полупроводниках. Его сопротивление зависит от температуры, о чем говорит корень слова “терм” . Изготавливаются они на основе смешанных оксидов металлов. Существуют терморезисторы, которые работают при как при отрицательных, так и при положительных.

Работающие при минусовых температурах термисторы наиболее распространены в радиотехнике. Те, которые эксплуатируются в высоких температурах, применяются в ограниченном режиме. Они применяются в устройствах с жесткой системой контроля и сигнализацией. Формы термисторов бывают самые разнообразные, к тому же эти резисторы имеют очень миниатюрные размеры. Благодаря этому они нашли свое применение даже в медицине – они измеряют температуру внутри кровеносных сосудов.

В статье подробны рассмотрены подробно строение, особенности, сфера применения термисторов. Также в конце статьи приложен файл с детальной информацией по данной теме и видеоролик.

Фото термистора.

Как работает

Терморезистор — полупроводниковый элемент с меняющимися характеристиками (по сопротивлению) в зависимости от температуры. Изделие изобрели в 1930 году, а его создателем считается известный ученый Самуэль Рубен. С момента появления терморезистор получил широкое распространение в радиоэлектронике и успешно применяется во многих смежных сферах.

Деталь изготавливается с применением материалов, имеющих высокий температурный коэффициент (ТК). В основе лежат специальные полупроводники, по характеристикам превосходящие наиболее чистые металлы и их сплавы.

При получении главного резистивного элемента применяются оксиды некоторых металлов, галогениды и халькогениды. Для изготовления используется медь, никель, марганец, кобальт, германий, кремний и другие вещества. В процессе производства полупроводнику придется разная форма. В продаже можно найти терморезисторы в виде тонких трубок, крупных шайб, тонких пластинок или небольших круглых элементов. Некоторые детали имеют габариты, исчисляемые несколькими микронами.

Термистор, это резистор с большим значением температурного коэффициента сопротивления (ТКС). При изменении температуры токопроводящего материала термистора его электрическое сопротивление значительно изменяется. Термисторы могут быть как с положительным, так и с отрицательным ТКС. Термисторы с положительным ТКС называются PTC-термисторы или позисторы, с отрицательным – NTC-термисторы. При нагреве PTC-термистора (позистора) его сопротивление увеличивается. При нагреве NTC-термистора его сопротивление уменьшается.

Основные параметры и характеристики терморезисторов с отрицательным ТКС.

Сопротивление позистора соответствует номинальному Rн, указанному в справочной документации обычно при температуре 25 гр. Цельсия, реже при 20. В начале нагрева PTC-термистора его сопротивление будет незначительно уменьшаться до некоторого минимального значения Rмин. При дальнейшем нагреве до некоторой температуры Tref сопротивление позистора станет незначительно увеличиваться.

Дальнейший нагрев на участке температур от Tref до максимально допустимого значения влечёт стремительное увеличение сопротивления. При этом разница сопротивлений может достигать нескольких порядков.

Материал в тему: устройство подстроечного резистора.

Зависимость сопротивления и температуры

Сопротивление идеальных полупроводников (количество дырок и носителей заряда одинаково) в зависимости от температуры может быть представлено следующей формулой

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

где A, b – постоянные, зависящие от свойств материала и геометрических размеров.

Однако, сложная композиция и неидеальное распределение зарядов в термисторном полупроводнике не позволяет напрямую использовать теоретическую зависимость и требует эмпирического подхода. Для NTC термисторов используется аппроксимационная зависимость Стейнхарта и Харта

1/T = a+b(lnR)+c(lnR)3

где T – температура в К;

R – сопротивление в Ом;

a,b,c – константы термистора, определенные при градуировке в трех температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 С.

Стеклянный термистор.

Типичный 10 кОм-ый термистор имеет коэффициенты в диапазоне 0-100 С близкие к следующим значениям:

  • a = 1,03 10-3
  • b = 2,93 10-4
  • c = 1,57 10-7

Дисковые термисторы могут быть взаимозаменяемыми, т.е. все датчики определенного типа будут иметь одну и ту же характеристику в пределах установленного производителем допуска. Лучший возможный допуск, как правило, ±0,05 С в диапазоне от 0 до 70 С. Бусинковые термисторы не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки.

Градуировка термисторов может осуществляться в жидкостных термостатах. Необходимо герметизировать термисторы, погрузив их в стеклянные пробирки. Обычно для градуировки и вычисления констант проводится сличение термистора с образцовым платиновым термометром.

В диапазоне от 0 до 100 С сличение проводится в точках с интервалом 20 С. Погрешность интерполяции обычно не превышает 1 –5 мК при использовании модифицированного уравнения Стейнхарта и Харта:

1/T = a+b(lnR)+c(lnR)2 + d(lnR)3

Могут также использоваться реперные точки: тройная точка воды (0,01 С), точка плавления галлия (29,7646 С), точки фазовых переходов эвтектик и органических материалов.

Для градуировки нескольких термисторов они могут быть соединены последовательно, так чтобы через них проходил одинаковый ток. При градуировке и использовании термисторов важно учитывать эффект нагрева измерительным током. Для 10 кОм – ого термистора рекомендуется выбирать токи от 10 мкА (погрешность 0,1 мК), до 100 мкА (погрешность 10 мК).

Для начала определимся с таким типом радиодеталей, как термисторы (или, как их еще называют – терморезисторы). Они представляют собой полупроводниковый элемент, у которого меняется сопротивление в зависимости от температуры. Эта зависимость может быть:

  1. Прямой(чем больше температура, тем выше сопротивление) – это тип PTC (от англ. Positive Temperature Coefficient, то есть позитивный/положительный температурный коэффициент). Альтернативное название “позисторы”.
  2. Обратной(сопротивление увеличивается при умень

конструкция, виды, технические параметры, обозначение на схемах

Соблюдение теплового режима в современных электронных устройствах не менее важно, чем обеспечение параметров электрического тока. Перегрев для полупроводниковых приборов так же губителен, как и резкое увеличение напряжения. Поэтому для контроля температуры термочувствительных электронных приборов применяются электрические схемы с использованием температурных датчиков, таких как терморезистор. Другие названия: термистор, термосопротивление.

Что такое терморезистор?

Обычный резистор обладает относительно стабильным сопротивлением. Разумеется, электрическое сопротивление обычного резистора может меняться при значительном его нагревании (в пределах допусков). Но в штатном режиме показания этих устройств стабильны, чего, собственно, добиваются разработчики.

При изготовлении терморезисторов умышленно подбирают такие материалы, сопротивление которых зависит от температуры. То есть, терморезистор – это полупроводниковый прибор, обладающий зависимостью его сопротивления от температуры. Можно сказать, что путем нагревания или охлаждения таких полупроводниковых устройств можно управлять их сопротивлениями.

Рис. 1. Терморезистор и его изображение на схемах

Температурные зависимости полупроводниковых резисторов широко применяются на практике, о чем речь пойдёт ниже. Заметим только, что термисторы являются, по сути, переменными резисторами, сопротивление которых изменяется не механическим способом, а зависит от степени нагрева и температурных характеристик применяемых полупроводниковых материалов. Причем не важно, прямым или косвенным нагревом произошло изменение температурных показателей.

Конструкция

Самый простой термистор состоит из термочувствительного элемента, платиновых электродов и никелевых выводов. Вся эта конструкция заключена в герметичный корпус (Схема строения показана на рисунке 2).

В качестве термочувствительного материала используют оксиды металлов. Для защиты конструкции используют стеклянный, пластиковый или металлический корпус.

Рис. 2. Конструкция простого термистора

В некоторых случаях в качестве резистивного материала используют медь или платину. Эти материалы обладают высокими показателями ТКС металлов в рабочем диапазоне температур. Однако их применение ограничено по причине дороговизны платины и ее нелинейности преобразования.

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

Еще одним недостатком металлических термосопротивлений является их инерционность, достигающая нескольких минут. Такие конструкции мало пригодны для поддержания теплового режима электроприборов, но они идеально подходят в качестве датчиков для измерения температуры.

С целью уменьшения тепловой инерционности терморезисторы изготавливают из микропроводов, которые заключают в стеклянную колбочку (см. рис. 3). Такие датчики хорошо герметизированы, отличаются стабильностью, а их инерционность не превышает долей секунд.

Рисунок 3. Конструкция термистора в стеклянной колбе

Широкое распространение получили типы датчиков на базе полупроводниковых материалов. При нагревании полупроводников происходит насыщение этих материалов электронами и дырками, что приводит к уменьшению сопротивления.

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

Рис. 4. Конструкция плоского терморезистора

Сегодня все чаще можно встретить платы, на которых применен способ SM

определение, виды, как работает и как выбрать

Термистор представляет собой резистивный термометр или резистор, сопротивление которого зависит от температуры.  Термин представляет собой комбинацию термо и резистор. Он изготовлен из оксидов металлов, спрессован в шарики, диски или цилиндрическую форму, а затем герметизирован непроницаемым материалом, таким как эпоксидная смола или стекло.

Существует два типа термисторов: отрицательный температурный коэффициент (NTC) и положительный температурный коэффициент (PTC). С термистором NTC, когда температура увеличивается, сопротивление уменьшается. И наоборот, когда температура снижается, сопротивление увеличивается. Этот тип термистора используется чаще всего.

Термистор PTC работает немного по-другому. Когда температура увеличивается, сопротивление увеличивается, а когда температура уменьшается, сопротивление уменьшается. Этот тип термистора обычно используется в качестве предохранителя. Огромный выбор терморезисторов вы можете посмотреть и приобрести на Алиэкспресс:

Как правило, термистор достигает высокой точности в ограниченном температурном диапазоне около 50ºC относительно целевой температуры.  Этот диапазон зависит от базового сопротивления.

Термистор на схеме

Стрелка Т обозначает, что сопротивление является переменным в зависимости от температуры. Направление стрелки или полосы не имеет значения.

Термисторы просты в использовании, недороги, прочны и предсказуемо реагируют на изменения температуры. Хотя они не очень хорошо работают при чрезмерно высоких или низких температурах, они являются предпочтительным датчиком для применений, которые измеряют температуру в желаемой базовой точке. Они идеальны, когда требуются очень точные температуры.

Некоторые из наиболее распространенных применений термисторов используются в цифровых термометрах, в автомобилях для измерения температуры масла и охлаждающей жидкости, а также в бытовых приборах, таких как духовки и холодильники, но они также встречаются практически в любом приложении, где для обеспечения безопасности требуются защитные контуры отопления или охлаждения. Для более сложных приложений, таких как детекторы лазерной стабилизации, оптические блоки и устройства с зарядовой связью, встроен термистор. Например, термистор 10 кОм является стандартом, который встроен в лазерные пакеты.

История термистора

Майкл Фарадей — английский ученый впервые открыл понятие термисторов в 1833 году, сообщая о полупроводниковом поведении сульфида серебра. Благодаря своим исследованиям он заметил, что устойчивость к сульфидам серебра снижалась с повышением температуры. Это открытие впоследствии привело к коммерческому производству термисторов в 1930-х годах, когда Сэмюэль Рубен изобрел первый коммерческий термистор.  С тех пор технология улучшилась; прокладывать дорогу к совершенствованию производственных процессов; наряду с доступностью более качественного материала.

Как работает термистор

Термистор на самом деле ничего не «читает», вместо этого сопротивление термистора меняется в зависимости от температуры. Степень изменения сопротивления зависит от типа материала, используемого в термисторе.

В отличие от других датчиков, термисторы являются нелинейными, то есть точки на графике, представляющие взаимосвязь между сопротивлением и температурой, не будут образовывать прямую линию. Расположение линии и степень ее изменения определяется конструкцией термистора. Типичный график термистора выглядит следующим образом:

Термисторы — Студопедия

Студопедия Категории Авто Автоматизация Архитектура Астрономия Аудит Биология Бухгалтерия Военное дело Генетика География Геология Государство Дом Журналистика и СМИ Изобретательство Иностранные языки Информатика Искусство История Компьютеры Кулинария Культура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлы и Сварка Механика Музыка Население Образование Охрана безопасности жизни Охрана Труда Педагогика Политика Право Программирование Производство Промышленность Психология Радио Регилия Связь Социология Спорт Стандартизация Строительство Технологии Торговля Туризм Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Эконометрика Экономика Электроника Юриспунденкция Предметы Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений
электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и
прикладные исследования
в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС

ТЕРМИСТОРЫ — Студопедия

Студопедия Категории Авто Автоматизация Архитектура Астрономия Аудит Биология Бухгалтерия Военное дело Генетика География Геология Государство Дом Журналистика и СМИ Изобретательство Иностранные языки Информатика Искусство История Компьютеры Кулинария Культура Лексикология Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлы и Сварка Механика Музыка Население Образование Охрана безопасности жизни Охрана Труда Педагогика Политика Право Программирование Производство Промышленность Психология Радио Регилия Связь Социология Спорт Стандартизация Строительство Технологии Торговля Туризм Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Эконометрика Экономика Электроника Юриспунденкция Предметы Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений
электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и
прикладные исследования
в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС

Термистор • ru. knowledgr.com

Термистор - тип резистора, сопротивление которого варьируется значительно с температурой, больше, чем в стандартных резисторах. Слово - портманто тепловых и резистора. Термисторы широко используются в качестве текущего ограничителя наплыва, температурных датчиков (тип NTC, как правило), самоперезагружая сверхнынешних защитников и автономные нагревательные элементы.

Термисторы отличаются от датчиков температуры сопротивления (RTDs), в котором материал, используемый в термисторе, является обычно керамикой или полимером, в то время как RTDs используют чистые металлы. Температурный ответ также отличается; RTDs полезны по большим диапазонам температуры, в то время как термисторы, как правило, достигают более высокой точности в пределах ограниченного диапазона температуры, как правило −90 °C к 130 °C.

Основная операция

Принятие, как приближение первого порядка, что отношения между сопротивлением и температурой линейны, тогда:

:

где

:, изменитесь в сопротивлении

:, изменитесь в температуре

:, температурный коэффициент первого порядка сопротивления

Термисторы могут быть классифицированы в два типа, в зависимости от классификации. Если положительное, увеличения сопротивления с увеличением температуры, и устройство называют термистором положительного температурного коэффициента (PTC) или posistor. Если отрицательно, уменьшения сопротивления с увеличением температуры, и устройство называют термистором отрицательного температурного коэффициента (NTC). Резисторы, которые не являются термисторами, разработаны, чтобы иметь максимально близко к 0, так, чтобы их сопротивление осталось почти постоянным по широкому диапазону температуры.

Вместо температурного коэффициента k, иногда используется температурный коэффициент сопротивления (альфа sub T). Это определено как

:

Этот коэффициент не должен быть перепутан с параметром ниже.

Уравнение Steinhart-оленя

На практике, линейное приближение (выше) работ только по маленькому диапазону температуры. Для точных измерений температуры кривая сопротивления/температуры устройства должна быть описана более подробно. {-8 }\

B или β уравнение параметра

Термисторы NTC могут также быть характеризованы с B (или β) уравнение параметра, которое является по существу уравнением Steinhart-оленя с, и,

:

Где температуры находятся в kelvin, и R - сопротивление при температуре T (25 °C = 298,15 K). Решение для урожаев R:

:

или, альтернативно,

:

где.

Это может быть решено для температуры:

:

Уравнение B-параметра может также быть написано как. Это может использоваться, чтобы преобразовать функцию сопротивления против температуры термистора в линейную функцию против среднего наклона этой функции, тогда приведет к оценке ценности параметра B.

Модель Conduction

NTC

Много термисторов NTC сделаны из нажатого диска, прута, пластины, бусинки или чипа броска полупроводника, такого как спеченная металлическая окись. Они работают, потому что повышение температуры полупроводника увеличивает число активных перевозчиков обвинения - это продвигает их в группу проводимости. Чем больше перевозчиков обвинения, которые доступны, тем более актуальный материал может провести. В определенных материалах как железная окись (FeO) с титаном (Ti) сформирован допинг полупроводника n-типа, и перевозчики обвинения - электроны. В материалах, таких как окись никеля (NIO) с литием (Литий), лакирующий полупроводник p-типа, создан, где отверстия - перевозчики обвинения.

Это описано в формуле:

:

I = n \cdot \cdot v \cdot e

= электрический ток (амперы)

= плотность перевозчиков обвинения (count/m ³)

= площадь поперечного сечения материала (m ²)

= скорость перевозчиков обвинения (m/s)

= обвинение электрона (кулон)

По большим изменениям в температуре калибровка необходима. По небольшим изменениям в температуре, если правильный полупроводник используется, сопротивление материала линейно пропорционально температуре. Есть много различных полупроводниковых термисторов с диапазоном приблизительно от 0,01 kelvin до 2,000 kelvins (−273. 14 °C к 1,700 °C).

PTC

Большинство термисторов PTC имеет «переключающийся» тип, что означает, что их сопротивление внезапно повышается при определенной критической температуре. Устройства сделаны из легированной поликристаллической керамики, содержащей титанат бария (BaTiO) и другие составы. Диэлектрическая константа этого сегнетоэлектрического материала меняется в зависимости от температуры. Ниже температуры пункта Кюри высокая диэлектрическая константа предотвращает формирование потенциальных барьеров между кристаллическим зерном, приводя к низкому сопротивлению. В этом регионе у устройства есть маленький отрицательный температурный коэффициент. При температуре пункта Кюри, диэлектрические постоянные снижения достаточно, чтобы позволить формирование потенциальных барьеров в границах зерна и сопротивление увеличивается резко. При еще более высоких температурах материал возвращается к поведению NTC.

Другой тип термистора - silistor, тепло чувствительный кремниевый резистор. Silistors используют кремний как полупроводящий составляющий материал. В противовес «переключающемуся» термистору типа у silistors есть почти линейная температурная сопротивлением особенность.

Катушками размагничивания во многих мониторах CRT управляли термисторы, соединенные с маленьким нагревательным элементом. Термистор был бы связан последовательно с катушкой через вход AC с нагревателем, также непосредственно связанным с входом AC. Когда холод термистор позволил бы большому току течь через, но будет быстро нагрет нагревательным элементом, и ток тянулся бы к нолю. Это размагнитило бы экран каждый раз, когда власть удалена довольно долго для устройства, чтобы охладиться.

Другое устройство, подобное в функции к термистору PTC, является полимером PTC, который продан под фирменными знаками, такими как «Поливыключатель» «Полуплавкий предохранитель» и «Мультиплавкий предохранитель». Это состоит из части пластмассы с углеродными зернами, включенными в него. Когда пластмасса прохладна, углеродные зерна - все в контакте друг с другом, формируя проводящий путь через устройство. Когда пластмасса нагревается, она расширяется, вызывая углеродные зерна обособленно, и заставляя сопротивление устройства повыситься быстро. Как термистор BaTiO, это устройство имеет очень нелинейный ответ сопротивления/температуры и используется для переключения, не для пропорционального измерения температуры.

Самонагревание эффектов

Когда электрические токи через термистор, это выработает тепло, которое поднимет температуру термистора выше той из его среды. Если термистор используется, чтобы измерить температуру окружающей среды, это электрическое нагревание может ввести значительную ошибку, если исправление не сделано. Альтернативно, этот эффект сам может эксплуатироваться. Это может, например, сделать чувствительное обтекаемое устройство используемым в инструменте уровня подъема планера, электронном вариометре, или служить таймером для реле, как был раньше сделан в телефонных станциях.

Вход электроэнергии к термистору справедлив:

:

где я нынешний, и V падение напряжения через термистор. Эта власть преобразована в высокую температуру, и эта тепловая энергия передана окружающей окружающей среде. Темп передачи хорошо описан законом Ньютона охлаждения:

:

то

, где T(R) - температура термистора как функция его сопротивления R, является температурой среды, и K - постоянное разложение, обычно выражаемое в единицах милливатт за степень Цельсия. В равновесии эти две ставки должны быть равными.

:

Ток и напряжение через термистор будут зависеть от особой конфигурации схемы. Как простой пример, если напряжение через термистор считается фиксированным, то законом Ома мы имеем и уравнение равновесия может быть решено для температуры окружающей среды как функция измеренного сопротивления термистора:

:

Постоянное разложение является мерой тепловой связи термистора к его среде. Это обычно дается для термистора во все еще воздухе, и в хорошо размешиваемой нефти. Типичные ценности для маленького термистора бусины составляют 1,5 мВт / ° C во все еще воздухе и 6,0 мВт / ° C в размешиваемой нефти. Если температура окружающей среды известна заранее, то термистор может использоваться, чтобы измерить ценность постоянного разложения. Например, термистор может использоваться в качестве датчика расхода, начиная с разложения постоянные увеличения с уровнем потока жидкости мимо термистора.

Власть, рассеянная в термисторе, как правило, сохраняется на очень низком уровне, чтобы гарантировать незначительную ошибку измерения температуры из-за сам нагревание. Однако некоторые приложения термистора зависят от значительного «сам нагревающийся», чтобы поднять температуру тела термистора много больше температуры окружающей среды, таким образом, датчик тогда обнаруживает даже тонкие изменения в теплопроводности окружающей среды. Некоторые из этих заявлений включают жидкое обнаружение уровня, жидкое измерение потока и измерение воздушного потока.

Заявления

  • Термисторы PTC могут использоваться в качестве устройств ограничения тока для защиты цепи как замены для плавких предохранителей. Ток через устройство вызывает небольшое количество нагревания имеющего сопротивление. Если ток достаточно большой, чтобы выработать больше тепла, чем устройство может проиграть его среде, устройство нагревается, заставляя его сопротивление увеличиться. Это создает эффект самоукрепления, который стимулирует сопротивление вверх, поэтому ограничивая ток.
  • Термисторы PTC использовались в качестве таймеров в схеме катушки размагничивания большинства показов CRT. Когда дисплейный блок первоначально включен, электрические токи через термистор и размагничивающий катушку. Катушка и термистор преднамеренно измерены так, чтобы электрический ток нагрел термистор до такой степени, что катушка размагничивания выключается за менее чем секунду. Для эффективного размагничивания необходимо, чтобы величина переменного магнитного поля, произведенного катушкой размагничивания, уменьшалась гладко и непрерывно, вместо того, чтобы резко выключить или уменьшиться в шагах; термистор PTC достигает этого естественно, как он нагревается. Схема размагничивания, используя термистор PTC проста, надежна (для его простоты) и недорога.
  • Термисторы PTC использовались в качестве нагревателя в автомобильной промышленности, чтобы обеспечить дополнительную высокую температуру в каюте с дизельным двигателем или нагреть дизель в холодных климатических условиях перед инъекцией двигателя.
  • Термисторы PTC используются в данном компенсацию напряжении синтезатора температуры, управлял генераторами.
  • Термисторы NTC используются в качестве термометров сопротивления в низких измерениях температуры заказа 10 K.
  • Термисторы NTC могут использоваться в качестве устройств ограничения тока наплыва в схемах электроснабжения. Они представляют более высокое сопротивление первоначально, которое препятствует тому, чтобы большой ток тек в повороте - на, и затем нагрейтесь и станьте намного более низким сопротивлением, чтобы позволить более высокий электрический ток во время нормального функционирования. Эти термисторы обычно намного больше, чем имеющие размеры термисторы типа и намеренно разработаны для этого применения.
  • Термисторы NTC регулярно используются в автомобильных заявлениях. Например, они контролируют вещи как температура хладагента и/или температура масла в двигателе и обеспечивают данные ЭКЮ и, косвенно, приборной панели.
  • Термисторы NTC могут также использоваться, чтобы контролировать температуру инкубатора.
  • Термисторы также обычно используются в современных цифровых термостатах и контролировать температуру аккумуляторных батарей, заряжая.
  • Термисторы часто используются в горячих концах 3D принтеров; они контролируют произведенную высокую температуру и позволяют схеме контроля принтера держать постоянную температуру для таяния пластмассовой нити.
  • Термисторы NTC используются в Продовольственной Обработке и Обрабатывающей отрасли промышленности, специально для систем хранения продовольствия и приготовления пищи. Поддержание правильной температуры важно, чтобы предотвратить еду перенесенная болезнь.
  • Термисторы NTC используются всюду по Потребительской промышленности Прибора для измерения температуры. Тостеры, кофеварки, холодильники, морозильники, фены, и т.д. все полагаются на термисторы для надлежащего температурного контроля.
  • Термисторы NTC прибывают в голые и тащившие формы, прежний для ощущения пункта, чтобы достигнуть высокой точности для отдельных моментов, таких как лазерный диод умирают, и т.д.

История

Первый термистор NTC был обнаружен в 1833 Майклом Фарадеем, который сообщил относительно полупроводникового поведения серебряного сульфида. Фарадей заметил, что сопротивление серебряного сульфида уменьшилось существенно, поскольку температура увеличилась. (Это было также первым зарегистрированным наблюдением за полупроводником.)

Поскольку ранние термисторы было трудно произвести, и заявления на технологию были ограничены, коммерческое производство термисторов не начиналось до 1930-х. Коммерчески жизнеспособный термистор был изобретен Самуэлем Рубеном в 1930.

См. также

  • Водородный железом резистор

Внешние ссылки

  • Термистор в bucknell.edu
  • Программное обеспечение для вычисления термистора в Sourceforge

Применение термисторного датчика

- ваш универсальный учебный центр

ИЗМЕРЕНИЕ ИЛИ КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ

Если ваши термисторные сенсоры связаны либо с измерением температуры, либо с контролем, это отличные статьи для чтения.

Измерение температуры с помощью моста Уитстона

  • Задача получения точного измерения сопротивления состоит в том, чтобы уменьшить влияние нагрузки схемы на измеритель.Использование моста Уитстона решает эту проблему. Прочтите статью полностью.
  • К вашему сведению: что такое мост Уитстона. Мост Уитстона - это сеть из четырех сопротивлений, источника электродвижущей силы (ЭДС) и гальванометра, соединенных таким образом, что, когда четыре сопротивления совпадают, гальванометр будет показывать нулевое отклонение.

Термисторы в стеклянной капсуле для автомобильного и промышленного применения - Контроль температуры

  • Когда высокая точность и долговременная стабильность являются вашими приоритетами, серия Ametherm DG термисторов NTC в стеклянной капсуле является правильным выбором.

Прецизионные сменные термисторы Accu-Curve - Измерение температуры

  • Последнее, что вы хотите сделать, если вам нужно заменить термистор, - это повторно откалибровать замену, если в этом нет необходимости. Эти термисторы взаимозаменяемы, поэтому нет необходимости в повторной калибровке, что экономит время.

Термисторы, используемые для измерения температуры в озере Тахо - Измерение температуры.

  • Узнайте, почему ученые Центра экологических исследований Тахо полагаются на термисторы NTC для измерения изменяющейся температуры озера.Глобальное потепление привело к повышению температуры в озере, что отрицательно скажется на эхосистеме озера и его жителей. Прочтите всю историю.

Пример пожарной сигнализации обнаружения температуры термистора - Измерение температуры

  • Поскольку термисторы NTC играют решающую роль в обнаружении температуры, они предлагают лучший способ обнаружения пожара. Быстро реагируют на изменение температуры; не обнаружение дыма или тлеющего огня, чтобы предупредить вас об опасности.

КОНТРОЛЬ ИЛИ КОМПЕНСАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Вы найдете эти статьи прекрасным источником информации, если ваши термисторные сенсоры включают в себя либо контроль температуры, либо компенсацию.

Термисторы с тепловой постоянной времени и NTC - Практическое исследование

В этой статье рассматривается тепловая постоянная времени и ее связь с термисторами NTC.Он показывает вам, как измерить тепловую постоянную времени, и проводит вас через эксперимент, используемый для демонстрации одного конкретного метода измерения.

Датчик температуры для цепей управления и компенсации - Контроль и компенсация температуры

Узнайте, как настроить мостовую схему в приложениях термисторных датчиков для схемы контроля или компенсации температуры.

Термисторы Accu-Curve для высокоточного измерения температуры - Контроль температуры

  • Термисторы ACCU-CURVE ™ используются для высокоточного измерения температуры, управления и компенсации в медицинских, промышленных и автомобильных приложениях.Они обеспечивают долгосрочную стабильность и надежность в широком диапазоне температур.

Термисторы NTC, используемые в Tesla Hyperloop Pod - Контроль температуры

  • Узнайте, как Tesla использовала термисторы NTC в проекте Hyperloop Pod, чтобы создать тепловую карту для мониторинга и контроля температуры во всем двигателе Pods.

Цепи температурной компенсации - Температурная компенсация

  • Температурная компенсация - распространенная проблема катушек или соленоидов.Эти металлы демонстрируют положительный температурный коэффициент при повышении температуры. Узнайте, как используется постоянный параллельный резистор для снижения температурного коэффициента до допустимого предела.

Термисторный контроль вентилятора в игровых приложениях - Контроль температуры

  • Термисторы NTC распространяются на новые и неизвестные территории, где они работают очень хорошо. В этом году EVGA; Американская компания, производящая компьютерное оборудование, переработала свой ведущий вентилятор для охлаждения, чтобы лучше контролировать и охлаждать силовые компоненты, добавив термисторы NTC.Читать больше.

Что такое термистор NTC

Термисторы - это чувствительные к температуре элементы, изготовленные из спеченного полупроводникового материала, чтобы отображать большие изменения сопротивления пропорционально небольшим изменениям температуры.

Это сопротивление можно измерить, используя небольшой измеряемый постоянный ток, или постоянный ток, пропускаемый через термистор, чтобы измерить возникающее падение напряжения.

Эти твердотельные датчики температуры фактически действуют как электрические резисторы, чувствительные к температуре.Отсюда и название, которое представляет собой четкое сочетание слов термический и резисторный. Ametherm специализируется на термисторах с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

Термисторы - невероятно точная категория датчиков температуры

Как правило, термисторы состоят из спеченной керамики, состоящей из высокочувствительного материала с постоянно воспроизводимыми характеристиками сопротивления в зависимости от температуры.

«Спрос на термисторы также увеличился в автомобильной промышленности, особенно в таких приложениях, как трансмиссия, безопасность и управление, а также транспортные средства, работающие на альтернативном топливе, в связи с изменением государственных стандартов и моделей спроса со стороны конечных пользователей. Всего в автомобиле используется 30 термисторов, в том числе 20 датчиков с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и 5 ​​датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC). Термисторы в настоящее время являются постоянно растущим рынком, и ожидается, что эта тенденция сохранится и в ближайшие годы.”Датчики Онлайн

Термисторы

NTC - это нелинейные резисторы, характеристики сопротивления которых меняются в зависимости от температуры. Сопротивление NTC будет уменьшаться с увеличением температуры. Способ уменьшения сопротивления связан с постоянной величиной, известной в электронной промышленности как бета или ß. Бета измеряется в ° K.

Термисторные зонды NTC

Типичные области применения включают:

  • Измерение температуры
  • Температурная компенсация
  • Контроль температуры

Вы можете легко рассчитать сопротивление термисторов NTC при заданной температуре, используя бета-коэффициент, но есть еще более точный способ сделать это, используя уравнение Стейнхарта и Харта.Термисторы NTC также являются отличной альтернативой полупроводниковым схемам для решения проблем, связанных с температурой. Их легко использовать для расчета температурного коэффициента. Мы предоставим вам рекомендации по использованию термисторов NTC для достижения максимально точных измерений.

Спросите инженера

«Термисторы - недорогие, легко доступные датчики температуры. Они просты в использовании и легко адаптируются. Цепи с термисторами могут иметь разумное выходное напряжение, а не милливольтные выходы термопар.Благодаря этим качествам термисторы широко используются для простых измерений температуры. Они не используются при высоких температурах, но широко используются в тех диапазонах температур, в которых они работают ». Бакнеллский университет

Некоторые основные термины могут быть полезны для понимания термисторов и их потенциального использования. Во-первых, стандартная эталонная температура обычно составляет 25 ° C или температура корпуса термистора при предполагаемом сопротивлении нулевой мощности. Это сопротивление нулевой мощности представляет собой значение сопротивления термистора постоянному току при измерении при определенной температуре с достаточно низким рассеиванием мощности термистором для любого дальнейшего снижения мощности, приводящего к не более чем 1/10 определенного допуска измерения или изменение сопротивления на ноль целых один процент.

Коэффициент сопротивления - это характеристика, которая определяет отношение сопротивления термистора при нулевой мощности при 125 ° к сопротивлению при 25 ° C. Максимальная рабочая температура - это самая высокая температура тела, при которой термистор будет работать с приемлемой стабильностью в течение длительного периода времени.

Эта температура не должна превышать максимальное указанное значение. Точно так же максимальная номинальная мощность термисторов - это максимальная мощность, при которой термистор будет работать в течение определенного периода времени, сохраняя стабильность.

Термисторы NTC

Ametherm:

  • Доступен во множестве дизайнов, чтобы соответствовать практически любому желаемому применению
  • Создано с использованием материалов высочайшей чистоты для получения надежных результатов, на которые можно положиться
  • Настраивается для полного удовлетворения ваших потребностей

Термисторная технология, типы и применение »Электроника

Термистор - это простое устройство, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.Это можно использовать для многих целей.


Resistor Tutorial:

Обзор резисторов Углеродный состав Карбоновая пленка Металлооксидная пленка Металлическая пленка Проволочная обмотка SMD резистор MELF резистор Переменные резисторы Светозависимый резистор Термистор Варистор Цветовые коды резисторов Маркировка и коды SMD резисторов Характеристики резистора Где и как купить резисторы Стандартные номиналы резисторов и серия E


Название термистор является сокращением слов термический резистор.По сути, это термочувствительный резистор, дающий изменение сопротивления при изменении температуры.

Термисторы

можно использовать по-разному, позволяя температуре среды, окружающей устройство, или самому устройству изменять его сопротивление. Затем это может быть обнаружено оборудованием и использовано для всего, от широкого измерения температуры до устройств защиты от перегрузки и многих других идей.

Термисторы

используются во многих схемах и оборудовании, обеспечивая простой и экономичный, но эффективный метод измерения температуры.

Обозначение цепи термистора

Термистор распознается в цепях по собственному символу цепи. В условном обозначении термисторной цепи в качестве основы используется стандартный прямоугольник резистора, через который проходит диагональная линия с небольшим вертикальным сечением.

Обозначение цепи термистора

Показанное выше обозначение схемы является наиболее распространенным. Можно увидеть и другие типы, но, как правило, они следуют аналогичному подходу - обычно с использованием старого символа резистора в виде зигзагообразной линии в качестве основы с той же линией, проходящей через него, что и для более обычного прямоугольного резистора.

Типы термисторов

Термисторы можно разделить на разные типы термисторов несколькими способами. Первый зависит от того, как они реагируют на тепло. Некоторые увеличивают свое сопротивление с повышением температуры, тогда как другие демонстрируют падение сопротивления.

Чтобы расширить эту идею, можно использовать очень упрощенное уравнение для кривой термистора:

Где
ΔR = изменение сопротивления.
ΔT = изменение температуры.
k = температурный коэффициент сопротивления первого порядка.

В большинстве случаев зависимость между температурой и сопротивлением нелинейна, но при небольших изменениях можно предположить линейную зависимость.

Для некоторых термисторов значение k положительно, а для других - отрицательно, и, соответственно, термисторы можно классифицировать в соответствии с этим аспектом их характеристик.

  • Отрицательный температурный коэффициент (термистор NTC) Этот тип термистора имеет свойство, при котором сопротивление уменьшается с увеличением температуры, т.е.е. k отрицательно. Термин термистор NTC широко используется в технических описаниях и данных о компонентах.
  • Положительный температурный коэффициент (термистор PTC) Этот тип имеет свойство, при котором сопротивление увеличивается с увеличением температуры, то есть значение k является положительным.

Помимо характера изменения сопротивления, термисторы также можно разделить на категории в зависимости от типа используемого материала.Обычно используют один из двух материалов:

  • Металлические соединения, включая оксиды и т. Д.
  • Монокристаллические полупроводники

Как впервые были разработаны термисторы

Еще в девятнадцатом веке люди смогли продемонстрировать изменение резистора в зависимости от температуры. Их использовали по-разному, но многие из них имеют сравнительно небольшие отклонения даже в большом диапазоне температур.Термисторы обычно подразумевают использование полупроводников, и они обеспечивают гораздо большее изменение сопротивления при заданном изменении температуры.

Из двух типов материалов, используемых для термисторов, металлические соединения были открыты первыми. Отрицательный температурный коэффициент наблюдал Фарадей в 1833 году, когда он измерял изменение сопротивления сульфида серебра в зависимости от температуры. Однако только в 1940-х годах оксиды металлов стали коммерчески доступными.

В рамках работ, которые были предприняты в области полупроводниковых материалов после Второй мировой войны, были изучены термисторы из кристаллического германия, а позднее были исследованы кремниевые термисторы.

Хотя существует два типа термисторов, оксиды металлов и полупроводники, они охватывают разные диапазоны температур и, таким образом, не конкурируют друг с другом.

Конструкция и состав термистора

Термисторы

бывают разных форм и размеров, и они изготавливаются из различных материалов в зависимости от их предполагаемого применения и диапазона температур, в котором они должны работать. По своей физической форме они могут представлять собой плоские диски для применений, где им необходимо соприкасаться с плоской поверхностью.Однако они также могут быть выполнены в форме шариков или даже стержней для использования в датчиках температуры. Фактически, фактическая форма термистора очень зависит от требований к применению.

Металлооксидные термисторы обычно используются для температур в диапазоне 200-700 К. Эти термисторы изготовлены из мелкодисперсного порошка материала, который сжимается и спекается при высокой температуре. Чаще всего для изготовления этих термисторов используются оксид марганца, оксид никеля, оксид кобальта, оксид меди и оксид железа.

Полупроводниковые термисторы используются для гораздо более низких температур. Германиевые термисторы более широко используются, чем их кремниевые аналоги, и используются при температурах ниже 100 К, то есть в пределах 100 градусов от абсолютного нуля. Кремниевые термисторы можно использовать при температуре до 250 ° К. Выше этой температуры устанавливается положительный температурный коэффициент. Сам термистор сделан из монокристалла, который был легирован до уровня 10 16 - 10 17 на кубический сантиметр.

Применения термистора

Существует множество различных применений термисторов - они используются во многих приложениях. Они предоставляют очень дешевые, но эффективные элементы в схемах и поэтому очень привлекательны в использовании. Фактические применения зависят от того, имеет ли термистор положительный или отрицательный температурный коэффициент.

  • Области применения термисторов с отрицательным температурным коэффициентом:
    • Термометры для очень низких температур: Они используются в качестве термометров сопротивления при измерениях очень низких температур.
    • Цифровые термостаты: Эти термисторы также широко используются в современных цифровых термостатах.
    • Мониторы аккумуляторных блоков: Термисторы NTC также используются для контроля температуры аккумуляторных блоков во время зарядки. Поскольку современные батареи, такие как литий-ионные, очень чувствительны к перезарядке, температура очень хорошо показывает состояние зарядки и время завершения цикла зарядки.
    • Устройства защиты от броска тока: Термисторы NTC могут использоваться в качестве устройств ограничения пускового тока в цепях питания. Первоначально они имеют более высокое сопротивление, что предотвращает протекание больших токов при включении, а затем нагреваются и становятся намного более низкими, что позволяет протекать большему току во время нормальной работы. Эти термисторы обычно намного больше, чем термисторы измерительного типа, и специально предназначены для этого применения.

  • Области применения термисторов с положительным температурным коэффициентом:
    • Устройства ограничения тока: Термисторы PTC могут использоваться в качестве устройств ограничения тока в электронных схемах, где они могут использоваться в качестве альтернативы предохранителям.Ток, протекающий через устройство в нормальных условиях, вызывает небольшой нагрев, который не вызывает каких-либо нежелательных эффектов. Однако, если ток большой, он вызывает больше тепла, которое устройство не сможет передать в окружающую среду, и сопротивление возрастет. В свою очередь, это приводит к большему тепловыделению в результате эффекта положительной обратной связи. По мере увеличения сопротивления ток падает, тем самым защищая устройство.

Термисторы могут использоваться в самых разных областях.Они представляют собой простой, надежный и недорогой метод измерения температуры. Как таковые, они могут быть найдены в большом количестве устройств от пожарной сигнализации до термостатов. Хотя они могут использоваться сами по себе, они могут также использоваться как часть моста Уитстона для обеспечения более высокой степени точности.

Другое применение термистора - устройства компенсации температуры. Большинство резисторов имеют положительный температурный коэффициент, их сопротивление увеличивается с повышением температуры. В приложениях, где требуется стабильность, в цепь можно включить термистор с отрицательным температурным коэффициентом, чтобы противодействовать влиянию компонентов с положительным температурным коэффициентом.

Технические характеристики термистора

Хотя термисторы имеют базовые характеристики сопротивления, другие параметры, такие как температурный коэффициент, очень важны.

Параметры, указанные в технических данных, включают базовое сопротивление, допуск на основное сопротивление, допуск на коэффициент теплового рассеяния, максимальную рассеиваемую мощность и диапазон рабочих температур.

Термисторы - это очень полезная форма резистора, который можно использовать для определения температуры.Обычно может использоваться для регулирования температуры, в схемах защиты и множеством других способов. Их можно использовать в пожарных извещателях, поскольку они очень быстро реагируют на нагрев и представляют собой надежный компонент для этого типа приложений и многих других.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор FET Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Отрицательный температурный коэффициент »Электроника

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом, NTC термистор используется для многих целей, от измерения температуры до управления.


Resistor Tutorial:

Обзор резисторов Углеродный состав Карбоновая пленка Металлооксидная пленка Металлическая пленка Проволочная обмотка SMD резистор MELF резистор Переменные резисторы Светозависимый резистор Термистор Варистор Цветовые коды резисторов Маркировка и коды SMD резисторов Характеристики резистора Где и как купить резисторы Стандартные номиналы резисторов и серия E


Термистор NTC широко используется во многих приложениях для различных целей, где требуется отрицательный температурный коэффициент.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления падает при повышении температуры, что делает его особенно полезным в различных областях.

Основы термистора NTC

Как видно из названия, термистор NTC обеспечивает снижение сопротивления при повышении температуры корпуса термистора.

Изменение температуры корпуса термистора NTC может происходить двумя основными способами:

  • Повышение внешней температуры: Повышение температуры внешней жидкости, возможно, воздуха, в котором находится термистор NTC, приведет к изменению температуры корпуса устройства и, следовательно, его сопротивления.Чтобы термисторы срабатывали при таком использовании, они должны находиться в таком положении, когда температура окружающей среды может быть максимально хорошо измерена. Требуется хорошая теплопроводность термистора, либо помещая его в поток жидкости, например воздухом, либо путем обеспечения его термического соединения с шасси или другим механическим элементом, на котором необходимо измерять температуру.
  • Прохождение тока через устройство: Прохождение тока через любой резистор, включая термистор NTC, приведет к рассеиванию тепла (Вт = Вольт x Ампер).Это вызовет повышение температуры.

Обычно термисторы NTC демонстрируют изменение сопротивления в диапазоне от -3% / ° C до -6% ° C при 25 ° C. Фактическое соотношение следует кривой, которая является приблизительно экспоненциальной, с гораздо более высокими изменениями сопротивления при более низких температурах и значительным снижением при более высоких температурах. График температуры сопротивления термистора NTC

Тип используемого материала будет определять многие свойства, но при температурах около -40 ° C изменение сопротивления может составлять до -8% / ° C, но в более плоской части NTC кривая термистора может составлять всего -1% / ° C при температурах выше 200 ° C или около того.

Конструкция и материалы термистора NTC

Термисторы физически могут иметь несколько форм. Термисторы NTC могут быть изготовлены в виде прессованных дисков, стержней, пластин, шариков или даже полупроводникового кристалла, например, с использованием спеченного оксида металла.

Часто термисторы NTC на основе оксида металла изготавливаются из высокопроизводительных материалов, которые сжимаются и спекаются при высокой температуре. Используемые материалы включают Mn2O3, NiO, Co2O3, Cu2O, Fe2O3, TiO2 и т.п. Они также могут быть изготовлены из кристаллов кремния или германия, которые легированы для обеспечения необходимого уровня проводимости.

Термисторы

NTC работают, потому что повышение температуры приводит к увеличению количества активных носителей заряда, поскольку они освобождаются от кристаллической решетки.

Метод проводимости зависит от типа материала. В случае оксида железа Fe2O3, легированный титаном, дает полупроводник N-типа, и в этом случае основными носителями заряда являются электроны. В других материалах, таких как оксид никеля, NiO, легированный литием, Li образуют полупроводник p-типа, где основными носителями заряда являются дырки.В любом случае демонстрируются те же основные характеристики термистора NTC.

выбор материала для термистора NTC зависит от многих факторов, хотя одним из основных является требуемый температурный диапазон.

Термисторы

NTC из германия обычно используются для температур в диапазоне 1–100 ° K (т.е. абсолютные градусы). Кремниевые для температур до 250 ° K - их нельзя использовать выше этой, потому что выше этой температуры преобладает положительный температурный коэффициент.Металлооксидные термисторы NTC используются для диапазона 200-700 ° K. Для более высоких температур требуются очень стабильные соединения, и термисторы NTC для этих температур могут быть изготовлены из таких материалов, как: Al2O3, BeO, MgO, ZrO2, Y2O3 и Dy2O3.

Термисторы

NTC широко используются в электронной промышленности для многих основных задач измерения температуры. Сами термисторы могут быть очень маленькими, часто размером с небольшой шарик, но с двумя выводами, выходящими из них. Существуют другие типы и размеры, которые обеспечивают множество характеристик.

Другие электронные компоненты:
Резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор FET Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты». . .

термистор

Термистор - это тип резистора, который используется для измерения изменений температуры в зависимости от изменения его сопротивления при изменении температуры.Слово представляет собой комбинацию терморезистора и резистора . Самуэль Рубен изобрел термистор в 1930 году и получил патент США № 2021491.

Если предположить в качестве приближения первого порядка, что зависимость между сопротивлением и температурой является линейной, тогда:

Δ R = k Δ T

где

Δ R = изменение сопротивления
Δ T = изменение температуры
k = температурный коэффициент сопротивления первого порядка

Термисторы можно разделить на два типа в зависимости от знака k .Если k положительный, сопротивление увеличивается с ростом температуры, и устройство называется термистором с положительным температурным коэффициентом ( PTC ) или позистором . Если k отрицательное, сопротивление уменьшается с увеличением температуры, и устройство называется термистором с отрицательным температурным коэффициентом ( NTC ). Резисторы, которые не являются термисторами, имеют минимально возможный размер к , поэтому их сопротивление остается почти постоянным в широком диапазоне температур.

Термисторы отличаются от термометров сопротивления тем, что в термисторе обычно используется керамика или полимер, а в термометрах сопротивления используются чистые металлы. Температурный отклик также отличается; RTD полезны в более широких диапазонах температур.

Дополнительные рекомендуемые знания

Уравнение Стейнхарта-Харта

На практике линейное приближение (см. Выше) работает только в небольшом диапазоне температур.Для точных измерений температуры необходимо более подробно описать кривую сопротивления / температуры устройства. Уравнение Стейнхарта-Харта - широко используемое приближение третьего порядка:

, где a , b и c называются параметрами Стейнхарта-Харта и должны быть указаны для каждого устройства. T - это температура в кельвинах, а R - сопротивление в омах. Чтобы дать сопротивление как функцию температуры, приведенное выше можно преобразовать в:

где

и

Ошибка в уравнении Стейнхарта-Харта обычно меньше 0.02 ° C при измерении температуры. Например, типичные значения термистора с сопротивлением 3000 Ом при комнатной температуре (25 ° C = 298,15 K):

Уравнение параметра B

Термисторы

NTC также могут быть охарактеризованы уравнением параметра B , которое по сути является уравнением Стейнхарта-Харта с c = 0 .

где температуры указаны в кельвинах.Использование расширения только до первого порядка дает:

или

или

где

R 0 - сопротивление при температуре T 0 (обычно 25 ° C = 298,15 K)

Модель проводимости

Многие термисторы NTC изготавливаются из прессованного диска или литой стружки полупроводника, такого как спеченный оксид металла. Они работают, потому что повышение температуры полупроводника увеличивает количество электронов, способных перемещаться и переносить заряд - это продвигает их в проводящую полосу .Чем больше доступно носителей заряда, тем больший ток может проводить материал. Это описано в формуле:

I = электрический ток (ампер)
n = плотность носителей заряда (количество / м³)
A = площадь поперечного сечения материала (м²)
v = скорость носителей заряда (м / с)
e = заряд электрона (кулон)

Ток измеряется амперметром.При больших изменениях температуры необходима калибровка. При небольших изменениях температуры, если используется правильный полупроводник, сопротивление материала линейно пропорционально температуре. Существует много различных размеров полупроводниковых термисторов в диапазоне от 0,01 до 2000 кельвинов (от -273,14 до 1700 ° C).

Большинство термисторов PTC относятся к «переключающемуся», что означает, что их сопротивление внезапно возрастает при определенной критической температуре. Устройства изготовлены из легированной поликристаллической керамики, содержащей титанат бария (BaTiO 3 ) и другие соединения.Диэлектрическая проницаемость этого сегнетоэлектрического материала зависит от температуры. Ниже температуры точки Кюри высокая диэлектрическая проницаемость предотвращает образование потенциальных барьеров между кристаллическими зернами, что приводит к низкому сопротивлению. В этой области устройство имеет небольшой отрицательный температурный коэффициент. При температуре точки Кюри диэлектрическая проницаемость падает в достаточной степени, чтобы обеспечить образование потенциальных барьеров на границах зерен, и сопротивление резко возрастает.При еще более высоких температурах материал возвращается к NTC-поведению. Уравнения, используемые для моделирования этого поведения, были выведены У. Хейвангом и Г. Х. Джонкером в 1960-х годах.

Другой тип термистора PTC - это полимерный PTC, который продается под торговыми марками, такими как «Polyfuse», «Polyswitch» и «Multiswitch». Он состоит из пластика с вкрапленными в него частицами углерода. Когда пластик остынет, все зерна углерода контактируют друг с другом, образуя токопроводящий путь через устройство.Когда пластик нагревается, он расширяется, раздвигая зерна углерода и вызывая быстрое повышение сопротивления устройства. Как и термистор BaTiO 3 , это устройство имеет сильно нелинейную реакцию сопротивления / температуры и используется для переключения, а не для пропорционального измерения температуры.

Еще одним типом термистора является Silistor , термочувствительный кремниевый резистор. Силисторы сконструированы аналогично и работают по тем же принципам, что и другие термисторы, но в качестве материала полупроводникового компонента используется кремний.

Эффекты самонагрева

Когда через термистор протекает ток, он выделяет тепло, которое поднимает температуру термистора выше температуры окружающей среды. Если термистор используется для измерения температуры окружающей среды, этот эффект самонагрева приведет к ошибке, если не будет сделано исправление. В качестве альтернативы можно использовать этот эффект. Он может, например, создать чувствительное устройство для измерения расхода воздуха, используемое в приборе для измерения скорости набора планера, электронный вариометр или служить в качестве таймера для реле, как это раньше делалось на телефонных станциях.

Входная электрическая мощность термистора просто

где I - ток, а В, - падение напряжения на термисторе. Эта энергия преобразуется в тепло, и эта тепловая энергия передается в окружающую среду. Скорость переноса хорошо описывается законом охлаждения Ньютона:

, где T (R) - температура термистора как функция его сопротивления R , T 0 - температура окружающей среды, а K - постоянная рассеяния , обычно выражается в милливаттах на ° C.В состоянии равновесия две ставки должны быть равны.

Ток и напряжение на термисторе будут зависеть от конкретной конфигурации схемы. В качестве простого примера, если напряжение на термисторе остается фиксированным, то по закону Ома мы имеем I = В / R и уравнение равновесия может быть решено для температуры окружающей среды как функции измеренного сопротивления. термистора:

Константа рассеяния - это мера теплового соединения термистора с окружающей средой.Обычно он применяется для термистора в неподвижном воздухе и в хорошо перемешанном масле. Типичные значения для небольшого термистора со стеклянными шариками составляют 1,5 мВт / ° C в неподвижном воздухе и 6,0 мВт / ° C в перемешиваемом масле. Если температура окружающей среды известна заранее, то можно использовать термистор для измерения значения постоянной рассеяния. Например, термистор можно использовать в качестве датчика расхода, поскольку постоянная рассеяния увеличивается с увеличением скорости потока жидкости мимо термистора.

Приложения

  • Термисторы PTC могут использоваться как токоограничивающие устройства для защиты цепей, как замена предохранителей.Ток через устройство вызывает небольшое резистивное нагревание. Если сила тока достаточно велика, чтобы генерировать больше тепла, чем устройство может потерять для окружающей среды, устройство нагревается, вызывая увеличение его сопротивления и, следовательно, еще большее нагревание. Это создает эффект самоусиливания, который увеличивает сопротивление, уменьшая ток и напряжение, доступные для устройства.
  • Термисторы PTC могут использоваться в качестве нагревательных элементов в небольших духовках с регулируемой температурой.При повышении температуры сопротивление увеличивается, уменьшая ток и нагрев. Результат - устойчивое состояние. Типичное применение - печь для кристаллов, контролирующая температуру кристалла высокоточного кварцевого генератора. Кристаллические печи обычно устанавливаются на верхнем пределе температурной спецификации оборудования, поэтому они могут поддерживать температуру путем нагрева.
  • Термисторы NTC используются в качестве термометров сопротивления при низкотемпературных измерениях порядка 10 К.Термисторы
  • NTC могут использоваться в качестве ограничителей пускового тока в цепях питания. Первоначально они имеют более высокое сопротивление, что предотвращает протекание больших токов при включении, а затем нагреваются и становятся намного более низкими, что позволяет протекать большему току во время нормальной работы. Эти термисторы обычно намного больше, чем термисторы измерительного типа, и специально предназначены для этого применения.
  • Термисторы NTC регулярно используются в автомобильной промышленности.Например, они контролируют такие вещи, как температура охлаждающей жидкости и / или температура масла внутри двигателя, и передают данные в ЭБУ и косвенно на приборную панель.
  • Термисторы также широко используются в современных цифровых термостатах и ​​для контроля температуры аккумуляторных блоков во время зарядки.

Список литературы

  • Технические данные термистора для специальных измерений: Температура

Производители

  • Semitec
  • Специальности измерения
  • Термометрия-GE
  • Sensor Scientific, Inc.
  • Blackbeads Electronics, Inc. - Филиппины
  • Betatherm
  • Ametherm, Inc.
  • Качественный термистор
  • U.S. Sensor Corp.

См. Также

Техническая справочная информация термисторного датчика температуры

В нашем разделе технических справок по термисторам вы найдете справочные материалы, охватывающие все аспекты термисторов, от базовой теории до типов термисторов, с дополнительными ссылками на более подробную информацию.

Если у вас есть вопрос, на который здесь нет ответа, почему бы не задать нам через контактную форму или , позвоните нам.

Содержание

1. Что такое термистор?

2. Символ термистора

3. Как работают термисторы?

4.Что такое константа B (бета) (значение B) в термисторе

5. Типовой элемент термистора

6. Термисторы NTC

7. Термисторы PTC

8.Преимущества термисторов перед другими датчиками температуры

9. Видео сравнения RTD и термисторов

10. Какие типы термисторных датчиков температуры доступны?

11.На заказ Термисторные зонды

12. Характеристики сопротивления и точности термистора

1. Что такое термистор?

Термистор - это полупроводниковый прибор, который представляет собой термочувствительный резистор, сопротивление которого зависит от температуры. Термистор называется сочетанием слов «тепловой» и «резистор» .

2. Обозначение термистора

3. Как работают термисторы?

Термисторы

работают в относительно небольшом диапазоне температур по сравнению с другими датчиками температуры, такими как RTD и термопары. Как правило, они очень точны, воспроизводимы, взаимозаменяемы и точны в узком температурном диапазоне, обычно 0–200 ° C.

Термисторы

обычно рассчитаны на температуру 25 ° C и имеют кривую R-T с высокими значениями номинального сопротивления, обычно от 1000 до 10000 Ом, а в некоторых случаях даже выше.

4. Что такое константа B (бета) (значение B) в термисторе

Поскольку это нелинейное устройство, постоянная B в термисторе необходима для его идентификации. Это соотношение сопротивления термистора между двумя указанными точками, обычно 0-50 ° C, 25/50 ° C, 25/85 ° C, и указывается в Кельвинах (K), которое рассчитывается по формуле ниже (рис. 3)

Рис. 3. b = Ln (R t1 / R t2 ) / (1 / T 1 -11225 2 )

Это означает, что в термисторе с сопротивлением 10000 Ом (R25) значение B может составлять 3435 К.Однако термистор с сопротивлением 10000 Ом других производителей может иметь значение B 2976 К.

Следовательно, термисторы могут иметь одинаковое эталонное сопротивление 10 000 Ом при 25 ° C (R25), но могут иметь разные значения B, поэтому оба значения необходимы для идентификации термистора.

Другой способ рассчитать кривую RT для термистора - использовать метод Стейнхарта-Харта. Что подробно объясняется здесь

5. Типовой элемент термистора

Типичный элемент термистора, сконструированный как датчик для измерения температуры, требует только двухпроводного подключения из-за относительно низкого сопротивления подводящего провода.

6. Термисторы NTC

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) обладают сопротивлением, которое уменьшается при повышении температуры (рис. 1.). Они используются для термометров сопротивления при измерении температуры, и все сборки датчиков Sterling сделаны с использованием этого типа термистора.

Рис. 1. (График термистора NTC)

7. Термисторы PTC

Термисторы с положительным температурным коэффициентом имеют сопротивление, которое увеличивается с повышением температуры (рис.) и не используются для измерения температуры. Они идеально подходят в качестве устройств ограничения тока и температуры для защиты цепей, таких как литиевые батареи.

Рис. 2. (График термистора PTC)

8. Преимущества термисторов перед другими датчиками температуры

Преимущества и недостатки термистора

Преимущества

Высокая точность

Низкая стоимость

Повторяемый

Очень чувствительно к изменениям температуры

Недостатки

Узкий диапазон рабочих температур (обычно 0-200 ° C) по сравнению с другими датчиками, такими как RTD и термопары

Чувствительность к самонагреву

Более хрупкие, так как они являются полупроводниковыми приборами

Чрезвычайно нелинейный

9.Видео сравнения RTD и термистора

Практическое руководство, которое поможет вам выбрать правильный продукт для вашего приложения.

10. Какие типы термисторных датчиков температуры доступны?

Термисторы

Мы производим ряд терморезисторных датчиков температуры NTC, в которых используются высокоточные сменные элементы с превосходной долгосрочной стабильностью.

Термисторные зонды могут поставляться со значениями R25 от 1k до 100k с различными значениями Beta и допусками по запросу.В нашем стандартном ассортименте используется элемент NTC 10k, и мы можем спроектировать и изготовить продукцию в соответствии с вашими требованиями. Какими бы ни были ваши потребности, компания Sterling Sensors предложит вариант термистора для вашего применения.

Изготовленные термисторы

В этой линейке терморезисторных датчиков температуры используются изготовленные оболочки для защиты элемента термистора.

Они доступны с термисторным элементом NTC по вашему выбору с широким диапазоном оконечных устройств, таких как подводящие провода и различные штекеры, подходящие для широкого спектра применений.

Термисторы общего назначения

Наша линейка термисторных датчиков температуры общего назначения охватывает изделия для различных применений, таких как; измерение температуры окружающей среды в помещении и снаружи, датчики подшипников и болтовые датчики.

Ручные термисторы

Sterling Sensors производит широкий спектр портативных термисторных датчиков для использования с цифровыми портативными термометрами для измерения температуры поверхности, воздуха или погружения в различных приложениях, таких как продукты питания, вода, напитки, холодильные склады или мониторинг окружающей среды.

11.Термисторные зонды на заказ

Как специализированный производитель, Sterling Sensors в настоящее время производит термисторные зонды по заказу для многих британских и международных клиентов на нашем специально построенном заводе в Манчестере, Великобритания. Они могут быть изготовлены в соответствии с вашими требованиями или мы можем предложить дизайн, будь то единичное или серийное производство.

Обсудите ваше приложение с нашими опытными инженерами по продажам, которые помогут вам разработать и изготовить термисторные датчики, чтобы вы могли найти правильное решение для вашего приложения.

12. Характеристики сопротивления и точности термистора

Ниже представлена ​​таблица нашего стандартного ассортимента термисторных элементов

.

Термистор RT Справочная таблица

В перечисленных ниже PDF-документах есть таблица, в которой указано точное сопротивление в Ом на градус (° C) для обозначения термистора

.

Дополнительная информация

Полные технические характеристики термисторов можно найти на сайте https: // en.wikipedia.org/wiki/Thermistor

Для получения дополнительной информации об истории термисторов посетите http://www.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *