Termistör, sıcaklığı ölçmek için tasarlanmış ve sıcaklıktaki küçük bir değişiklikle direncini büyük ölçüde değiştiren yarı iletken bir malzemeden oluşan bir cihazdır. Genel olarak, termistörler negatif sıcaklık katsayılarına sahiptir, yani artan sıcaklıkla dirençleri azalır.
Termistörün genel özelliği
"Termistör" kelimesi tam teriminin kıs altmasıdır: termal olarak duyarlı direnç. Bu cihaz, herhangi bir sıcaklık değişikliği için doğru ve kullanımı kolay bir sensördür. Genel olarak iki tip termistör vardır: negatif sıcaklık katsayısı ve pozitif sıcaklık katsayısı. Çoğu zaman, sıcaklığı ölçmek için ilk tip kullanılır.
Elektrik devresindeki termistörün tanımı fotoğrafta gösterilmiştir.
Termistörlerin malzemesi yarı iletken özelliklere sahip metal oksitlerdir. Üretim sırasında bu cihazlara şu form verilir:
- disk;
- çubuk;
- inci gibi küresel.
Termistör güçlü prensibine dayanmaktadır. Sıcaklıkta küçük bir değişiklikle dirençte değişiklik. Aynı zamanda, devredeki belirli bir akım gücünde ve sabit bir sıcaklıkta, sabit bir voltaj korunur.
Cihazı kullanmak için bir elektrik devresine, örneğin bir Wheatstone köprüsüne bağlanır ve cihazdaki akım ve voltaj ölçülür. Ohm'un basit yasasına göre R=U/I direnci belirler. Daha sonra, ortaya çıkan direncin tam olarak hangi sıcaklığa karşılık geldiğini söylemenin mümkün olduğu, direncin sıcaklığa bağımlılığı eğrisine bakarlar. Sıcaklık değiştiğinde, direnç değeri önemli ölçüde değişir, bu da sıcaklığı yüksek doğrulukla belirlemeyi mümkün kılar.
Termistör malzemesi
Termistörlerin büyük çoğunluğunun malzemesi yarı iletken seramiklerdir. Üretim süreci, yüksek sıcaklıklarda nitrür ve metal oksit tozlarının sinterlenmesinden oluşur. Sonuç, oksit bileşimi (AB)3O4 veya (ABC)3 genel formülüne sahip bir malzemedir. O4, burada A, B, C metalik kimyasal elementlerdir. En yaygın kullanılanları manganez ve nikeldir.
Termistörün 250 °C'nin altındaki sıcaklıklarda çalışması bekleniyorsa, seramik bileşime magnezyum, kob alt ve nikel eklenir. Bu bileşimin seramikleri, belirtilen sıcaklık aralığında fiziksel özelliklerin kararlılığını gösterir.
Termistörlerin önemli bir özelliği, özgül iletkenlikleridir (direncin karşılıklılığı). İletkenlik küçük eklenerek kontrol edilirlityum ve sodyum konsantrasyonları.
Alet üretim süreci
Küresel termistörler, yüksek sıcaklıkta (1100°C) iki platin tele uygulanarak yapılır. Tel daha sonra termistör kontaklarını şekillendirmek için kesilir. Sızdırmazlık için küresel alete bir cam kaplama uygulanır.
Disk termistörler söz konusu olduğunda, temas kurma işlemi, üzerlerine platin, paladyum ve gümüşten oluşan bir metal alaşımı yerleştirmek ve ardından onu termistör kaplamasına lehimlemektir.
Platin dedektörlerinden farkı
Yarı iletken termistörlerin yanı sıra, çalışma malzemesi platin olan başka bir sıcaklık dedektörü türü daha vardır. Bu dedektörler, sıcaklık doğrusal bir şekilde değiştikçe dirençlerini değiştirir. Termistörler için, fiziksel niceliklerin bu bağımlılığı tamamen farklı bir karaktere sahiptir.
Termistörlerin platin muadillerine göre avantajları şunlardır:
- Tüm çalışma aralığı boyunca sıcaklık değişikliklerine karşı daha yüksek direnç hassasiyeti.
- Yüksek düzeyde cihaz kararlılığı ve okumaların tekrarlanabilirliği.
- Sıcaklık değişikliklerine hızlı tepki vermek için küçük boyutlu.
Termistör direnci
Bu fiziksel miktar artan sıcaklıkla azalır ve çalışma sıcaklığı aralığını dikkate almak önemlidir.-55 °C ile +70 °C arasındaki sıcaklık limitleri için 2200 - 10000 ohm dirençli termistörler kullanılır. Daha yüksek sıcaklıklar için direnci 10 kOhm'dan büyük cihazlar kullanın.
Platin dedektörlerin ve termokuplların aksine, termistörlerin direnç-sıcaklık eğrileri için belirli standartları yoktur ve aralarından seçim yapabileceğiniz çok çeşitli direnç eğrileri vardır. Bunun nedeni, bir sıcaklık sensörü gibi her termistör malzemesinin kendi direnç eğrisine sahip olmasıdır.
Kararlılık ve doğruluk
Bu aletler kimyasal olarak stabildir ve zamanla bozulmazlar. Termistör sensörleri, en doğru sıcaklık ölçüm cihazları arasındadır. Tüm çalışma aralığı boyunca ölçümlerinin doğruluğu 0,1 - 0,2 °C'dir. Lütfen çoğu cihazın 0 °C ila 100 °C sıcaklık aralığında çalıştığını unutmayın.
Termistörlerin temel parametreleri
Aşağıdaki fiziksel parametreler her bir termistör tipi için temeldir (isimlerin kodu İngilizce olarak verilmiştir):
- R25 - Cihazın oda sıcaklığında (25 °С) Ohm cinsinden direnci. Bir multimetre kullanarak bu termistör karakteristiğini kontrol etmek kolaydır.
- R25 Toleransı - 25 °С sıcaklıkta cihazdaki ayar değerinden direnç sapma toleransının değeri. Kural olarak, bu değer R25'nin %20'sini geçmez.
- Maks. Sabit Durum Akımı - maksimumcihazdan uzun süre akabilen akımın amper cinsinden değeri. Bu değerin aşılması, dirençte hızlı bir düşüş ve bunun sonucunda termistör arızası ile tehdit eder.
- Yaklaşık. Maks. Akım - bu değer, cihazın maksimum akım içinden geçtiğinde elde ettiği Ohm cinsinden direnç değerini gösterir. Bu değer, oda sıcaklığında termistörün direncinden 1-2 kat daha az olmalıdır.
- Dağıt. Coef. - Cihazın, emdiği güce karşı sıcaklık hassasiyetini gösteren bir katsayı. Bu faktör, termistörün sıcaklığını 1 °C arttırmak için emmesi gereken gücün mW cinsinden miktarını gösterir. Bu değer, cihazı çalışma sıcaklığına kadar ısıtmak için ne kadar güç harcamanız gerektiğini gösterdiği için önemlidir.
- Termal Zaman Sabiti. Termistör ani akım sınırlayıcı olarak kullanılıyorsa, tekrar açmaya hazır olmak için güç kapatıldıktan sonra soğumasının ne kadar süreceğini bilmek önemlidir. Termistörün kapatıldıktan sonraki sıcaklığı üstel bir yasaya göre azaldığından, "Termal Zaman Sabiti" kavramı ortaya çıkar - cihazın sıcaklığının, çalışma sıcaklığı arasındaki farkın% 63,2'si kadar düştüğü süre. cihaz ve ortam sıcaklığı.
- Maks. ΜF cinsinden Yük Kapasitesi - bu cihaza zarar vermeden boş altılabilen mikrofaradlardaki kapasitans miktarı. Bu değer belirli bir voltaj için belirtilir,ör. 220 V.
Termistörün çalışması nasıl test edilir?
Termistörün servis verilebilirliğini kabaca kontrol etmek için bir multimetre ve normal bir havya kullanabilirsiniz.
Öncelikle multimetre üzerindeki direnç ölçüm modunu açın ve termistörün çıkış kontaklarını multimetre terminallerine bağlayın. Bu durumda, polarite önemli değildir. Multimetre ohm cinsinden belirli bir direnç gösterecektir, kaydedilmelidir.
Ardından havyayı prize takmanız ve termistör çıkışlarından birine getirmeniz gerekir. Cihazı yakmamaya dikkat edin. Bu işlem sırasında, multimetrenin okumalarını gözlemlemelisiniz, hızlı bir şekilde minimum bir değere yerleşecek olan düzgün bir şekilde azalan bir direnç göstermelidir. Minimum değer, termistörün tipine ve havya sıcaklığına bağlıdır, genellikle başlangıçta ölçülen değerden birkaç kat daha azdır. Bu durumda termistörün çalıştığından emin olabilirsiniz.
Multimetre üzerindeki direnç değişmediyse veya tam tersine keskin bir şekilde düştüyse, cihaz kullanıma uygun değildir.
Bu kontrolün kaba olduğunu unutmayın. Cihazın doğru bir şekilde test edilmesi için iki göstergeyi ölçmek gerekir: sıcaklığı ve ilgili direnci ve ardından bu değerleri üretici tarafından belirtilenlerle karşılaştırın.
Uygulamalar
Termistörler, elektroniklerin sıcaklık koşullarının izlenmesinin önemli olduğu tüm alanlarında kullanılır. Bu alanlar şunları içerir:bilgisayarlar, endüstriyel tesisler için yüksek hassasiyetli ekipmanlar ve çeşitli verilerin iletilmesi için cihazlar. Bu nedenle, 3D yazıcı termistörü, ısıtma yatağının veya yazıcı kafasının sıcaklığını kontrol eden bir sensör olarak kullanılır.
Bir termistörün en yaygın kullanımlarından biri, bilgisayarı açarken olduğu gibi ani akımı sınırlamaktır. Gerçek şu ki, güç açıldığı anda, büyük bir kapasiteye sahip olan başlangıç kondansatörü boşalır ve tüm devrede büyük bir akım oluşturur. Bu akım tüm çipi yakabilir, bu nedenle devreye bir termistör dahildir.
Bu cihaz açıldığında oda sıcaklığına ve büyük bir dirence sahipti. Böyle bir direnç, başlangıç anında akım dalgalanmasını etkili bir şekilde az altabilir. Ayrıca, içinden geçen akım ve ısı salınımı nedeniyle cihaz ısınır ve direnci keskin bir şekilde azalır. Termistör kalibrasyonu, bilgisayar çipinin çalışma sıcaklığı, termistörün direncinin pratikte sıfıra ulaşmasına neden olacak ve üzerinde voltaj düşüşü olmayacak şekildedir. Bilgisayarı kapattıktan sonra, termistör hızla soğur ve direncini geri kazanır.
Yani ani akımı sınırlamak için bir termistör kullanmak hem uygun maliyetli hem de oldukça basittir.
Termistör örnekleri
Şu anda geniş bir ürün yelpazesi satışta, işte bazılarının özellikleri ve kullanım alanları:
- Termistör B57045-K, somun bağlantılı, 1 nominal dirence sahiptir%10 toleransla kOhm. Tüketici ve otomotiv elektroniğinde sıcaklık ölçüm sensörü olarak kullanılır.
- B57153-S disk enstrümanı, oda sıcaklığında 15 ohm'da maksimum 1,8 A akım değerine sahiptir. Kalkış akımı sınırlayıcı olarak kullanılır.
