اصل کار مقاومت NTC ترمیستور چیست؟ جایی که از آنها استفاده می شود، ترمیستور چگونه کار می کند

سنسور دما یکی از پرکاربردترین وسایل است. هدف اصلی آن درک دما و تبدیل آن به سیگنال است. انواع مختلفی از سنسورها وجود دارد. رایج ترین آنها ترموکوپل و ترمیستور هستند.

انواع

تشخیص و اندازه گیری دما یک فعالیت بسیار مهم است که کاربردهای زیادی دارد، از یک خانگی ساده گرفته تا صنعتی. سنسور دما وسیله ای است که داده های دما را جمع آوری کرده و در قالبی قابل خواندن برای انسان نمایش می دهد. بازار سنجش دما به دلیل نیازهای تحقیق و توسعه در صنایع نیمه هادی و شیمیایی رشد مداومی را نشان می دهد.

سنسورهای حرارتی عمدتاً دو نوع هستند:

• مخاطب. اینها ترموکوپل ها، دماسنج های سیستم پر شده، سنسورهای حرارتی و دماسنج های دو فلزی هستند.
• سنسورهای بدون تماس این دستگاه های مادون قرمز به دلیل توانایی آنها در تشخیص خروجی حرارتی پرتوهای نوری و مادون قرمز ساطع شده از مایعات و گازها، کاربردهای گسترده ای در بخش دفاعی دارند.

یک ترموکوپل (دستگاه دو فلزی) از دو نوع سیم مختلف (یا حتی به هم تابیده شده) تشکیل شده است. اصل عملکرد ترموکوپل بر این واقعیت استوار است که سرعت انبساط دو فلز با یکدیگر متفاوت است. یک فلز بیشتر از دیگری منبسط می شود و شروع به خم شدن در اطراف فلزی می کند که در حال انبساط نیست.

ترمیستور نوعی مقاومت است که مقاومت آن با دمای آن تعیین می شود. دومی معمولاً تا 100 درجه سانتیگراد استفاده می شود در حالی که ترموکوپل برای دماهای بالاتر طراحی شده است و دقیق نیست. مدارهای ترموکوپل خروجی میلی ولت را ارائه می دهند، در حالی که مدارهای ترمیستور خروجی ولتاژ بالا را ارائه می دهند.

مهم!مزیت اصلی ترمیستورها ارزان تر بودن آنها نسبت به ترموکوپل ها است. آنها را می توان به معنای واقعی کلمه با سکه خریداری کرد و استفاده از آنها آسان است.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

ترمیستورها معمولا حساس هستند و مقاومت حرارتی متفاوتی دارند. در یک هادی گرم نشده، اتم‌هایی که ماده را تشکیل می‌دهند، تمایل دارند خود را به ترتیب درستی مرتب کنند و ردیف‌های طولانی را تشکیل دهند. هنگامی که یک نیمه هادی گرم می شود، تعداد حامل های بار فعال افزایش می یابد. هرچه حامل های شارژ بیشتر در دسترس باشند، مواد رسانایی بیشتری دارند.

منحنی مقاومت و دما همیشه یک مشخصه غیر خطی را نشان می دهد. ترمیستور در محدوده دمایی 90- تا 130 درجه سانتیگراد بهترین عملکرد را دارد.

مهم!اصل عملکرد ترمیستور بر اساس همبستگی اساسی بین فلزات و دما است. آنها از ترکیبات نیمه هادی مانند سولفیدها، اکسیدها، سیلیکات ها، نیکل، منگنز، آهن، مس و غیره ساخته می شوند و می توانند حتی تغییرات جزئی دما را حس کنند.

الکترونی که توسط یک میدان الکتریکی اعمال شده رانده می شود، می تواند مسافت های نسبتا طولانی را قبل از برخورد با اتم طی کند. برخورد آن را کند می کند، بنابراین "مقاومت" الکتریکی کاهش می یابد. در دماهای بالاتر، اتم‌ها بیشتر حرکت می‌کنند، و زمانی که یک اتم خاص تا حدودی از موقعیت معمول "پارک شده" خود منحرف می‌شود، احتمال برخورد آن با الکترون عبوری بیشتر است. این "کاهش سرعت" خود را به شکل افزایش مقاومت الکتریکی نشان می دهد.

برای اطلاعات.هنگامی که ماده سرد می شود، الکترون ها روی لایه های کمترین ظرفیت می نشینند، تحریک نمی شوند و بر این اساس کمتر حرکت می کنند. در این حالت مقاومت در برابر حرکت الکترون ها از یک پتانسیل به پتانسیل دیگر کاهش می یابد. با افزایش دمای فلز، مقاومت فلز در برابر جریان الکترون ها افزایش می یابد.

ویژگی های طراحی

ترمیستورها از نظر ماهیت آنالوگ هستند و به دو نوع تقسیم می شوند:

• فلز (پوزیستور)،
• نیمه هادی (ترمیستور).

پوزیتورها

به دور از هر گونه رساناهای فعلی می توان به عنوان ماده ای برای ترمیستورها استفاده کرد، زیرا الزامات خاصی بر روی این دستگاه ها اعمال می شود. مواد برای ساخت آنها باید TCS بالایی داشته باشد.

مس و پلاتین جدا از قیمت بالایشان برای چنین نیازهایی مناسب هستند. در عمل، نمونه‌های مسی ترمیستورهای TCM به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند که در آن خطی بودن وابستگی مقاومت به دما بسیار بالاتر است. نقطه ضعف آنها مقاومت کم، اکسیداسیون سریع است. در این راستا، مقاومت های حرارتی مبتنی بر مس کاربرد محدودی دارند، نه بیشتر از 180 درجه.

ترمیستورهای PTC برای محدود کردن جریان در هنگام گرم شدن از اتلاف توان بالاتر طراحی شده اند. بنابراین به منظور کاهش جریان به صورت سری در مدار جریان متناوب قرار می گیرند. آنها (به معنای واقعی کلمه هر یک از آنها) از جریان بیش از حد گرم می شوند. این دستگاه ها در یک دستگاه حفاظت مدار مانند فیوز به عنوان تایمر در مدار گاز زدایی سیم پیچ های مانیتور CRT استفاده می شوند.

برای اطلاعات.پوزیتور چیست؟ دستگاهی که مقاومت الکتریکی آن با دمای آن افزایش می یابد، پوزیستور (PTC) نامیده می شود.

ترمیستورها

دستگاهی با ضریب دمایی منفی (این زمانی است که هر چه دما بیشتر باشد، مقاومت کمتر می شود) ترمیستور NTC نامیده می شود.

برای اطلاعات.تمام نیمه هادی ها با افزایش یا کاهش دما مقاومت متفاوتی دارند. این نشان دهنده حساسیت بیش از حد آنها است.

ترمیستورهای NTC به طور گسترده ای به عنوان محدود کننده جریان هجومی، محافظ های جریان اضافه خود تنظیم شونده و عناصر گرمایشی خود تنظیم شونده استفاده می شوند. معمولا این دستگاه ها به صورت موازی در مدار AC نصب می شوند.

آنها را می توان در همه جا یافت: در اتومبیل، هواپیما، تهویه مطبوع، کامپیوتر، تجهیزات پزشکی، دستگاه جوجه کشی، سشوار، پریز برق، ترموستات دیجیتال، بخاری قابل حمل، یخچال، اجاق گاز، اجاق گاز، و انواع لوازم خانگی.

ترمیستور در مدارهای پل استفاده می شود.

مشخصات فنی

ترمیستورها در شارژ باتری ها استفاده می شوند. خصوصیات اصلی آنها عبارتند از:

1. حساسیت بالا، ضریب دمایی مقاومت 10-100 برابر فلز است.
2. محدوده دمای عملیاتی گسترده؛
3. اندازه کوچک؛
4. استفاده آسان، مقدار مقاومت را می توان بین 0.1 ~ 100kΩ انتخاب کرد.
5. ثبات خوب؛
6. اضافه بار قوی

کیفیت یک ابزار بر حسب ویژگی های استاندارد مانند زمان پاسخ، دقت و مقاومت در برابر تغییرات سایر عوامل محیطی فیزیکی اندازه گیری می شود. عمر سرویس و محدوده اندازه گیری چند ویژگی مهم دیگر است که باید در هنگام استفاده از آن در نظر گرفت.

منطقه برنامه

ترمیستورها خیلی گران نیستند و می توانند به راحتی در دسترس باشند. آنها پاسخ سریع ارائه می دهند و قابل استفاده هستند. در زیر نمونه هایی از نحوه استفاده از دستگاه ها آورده شده است.

سنسور دمای هوا

سنسور حرارتی خودرو یک ترمیستور NTC است که وقتی به درستی کالیبره شود بسیار دقیق است. گیج معمولاً در پشت جلوپنجره یا سپر خودرو قرار دارد و باید بسیار دقیق باشد زیرا برای تعیین نقطه برش برای سیستم های کنترل آب و هوای خودکار استفاده می شود. دومی با افزایش 1 درجه قابل تنظیم است.

سنسور حرارتی خودرو

ترمیستور در سیم پیچ موتور تعبیه شده است. به طور معمول، این سنسور به یک رله دما (کنترل کننده) متصل می شود تا "محافظت خودکار دما" را ارائه دهد. هنگامی که دمای موتور از مقدار تنظیم شده در رله بیشتر شود، موتور به طور خودکار خاموش می شود. برای کاربردهای کمتر بحرانی، از آن برای راه‌اندازی هشدار دما با نشانگر استفاده می‌شود.

آشکارساز آتش

شما می توانید دستگاه آتش نشانی خود را بسازید. یک مدار را از ترمیستور یا نوارهای دو فلزی که از یک استارت قرض گرفته شده است، جمع کنید. بنابراین، می توانید بر اساس عملکرد یک سنسور دمای خانگی، زنگ هشدار ایجاد کنید.

در الکترونیک، شما همیشه باید چیزی را اندازه گیری کنید، مانند دما. این کار به بهترین وجه توسط یک ترمیستور انجام می شود - یک جزء الکترونیکی مبتنی بر نیمه هادی ها. این ابزار تغییر کمیت فیزیکی را تشخیص داده و آن را به کمیت الکتریکی تبدیل می کند. آنها نوعی اندازه گیری امپدانس در حال افزایش سیگنال خروجی هستند. دو نوع دستگاه وجود دارد: برای پوزیستورها، مقاومت نیز با افزایش دما افزایش می یابد، در حالی که برای ترمیستورها، برعکس، کاهش می یابد. اینها عناصری هستند که در عمل متضاد و در اصل عملکرد یکسان هستند.

ویدئو

مهندسی برق / الکترونیک حالت جامد / 8.2.1. اصل عملکرد پوزیستورها

پوزیستور یک ترمیستور نیمه هادی با ضریب مقاومت دمایی مثبت است.

در تولید انبوه، پوزیستورها بر اساس سرامیک تیتانات باریم ساخته می شوند. باریم تیتانات BaTiO 3 یک دی الکتریک با مقاومت در دمای اتاق 10 10 ... 10 12 اهم است. سانتی متر، که به طور قابل توجهی از مقاومت نیمه هادی ها فراتر می رود. با این حال، اگر ناخالصی‌های عناصر خاکی کمیاب (لانتانیم، سریم و غیره) یا سایر عناصر (نیوبیم، تانتالیم، آنتیموان، بیسموت و غیره) با ظرفیتی بیشتر از تیتانیوم و شعاع یونی وارد ترکیب شوند. سرامیک های تیتانات باریم نزدیک به شعاع یون تیتانیوم، این امر منجر به کاهش مقاومت به 10...10 2 اهم می شود. سانتی متر، که مربوط به مقاومت مواد نیمه هادی است.

باریم تیتانات نیمه هادی دارای یک وابستگی غیرعادی به دمای مقاومت است: در یک محدوده دمایی باریک، هنگامی که بالاتر از نقطه کوری گرم می شود، مقاومت باریم تیتانات نیمه هادی چندین مرتبه افزایش می یابد.

مکانیسم هدایت الکتریکی تیتانات باریم نیمه هادی در حضور ناخالصی ها را می توان به صورت زیر نشان داد. مخلوطی از یک عنصر خاکی کمیاب (به عنوان مثال، لانتانیم) جایگزین باریم در محل شبکه کریستالی می شود. برخی از اتم‌های تیتانیوم، با حفظ خنثی الکتریکی کل کریستال، الکترون‌های ظرفیت اضافی لانتانیم را جذب می‌کنند که ظرفیتی بالاتر از باریم دارد. الکترون های گرفته شده در حالت شبه پایدار به راحتی تحت تاثیر میدان الکتریکی حرکت می کنند و رسانایی الکتریکی ماده را تعیین می کنند.

در تیتانات باریم نیمه هادی، یون های تیتانیوم چهار ظرفیتی و سه ظرفیتی وجود دارد. تبادل الکترون ها می تواند بین یون های تیتانیوم با ظرفیت های مختلف رخ دهد. در این حالت، هر یون تیتانیوم سه ظرفیتی یا چهار ظرفیتی می شود. این فرآیند مسئول هدایت الکتریکی تیتانات باریم است.

ظاهر خواص نیمه هادی در بلورهای یونی تحت تأثیر ناخالصی ها برای اکسید نیکل نیز مشاهده می شود. نیمه هادی هایی که به این روش ساخته می شوند، گاهی اوقات به عنوان نیمه هادی های کنترل شده با ظرفیت شناخته می شوند.

فناوری ساخت پوزیستورها مشابه فناوری تولید محصولات از سایر مواد سرامیکی است. پس از مخلوط کردن اجزای اولیه و مواد حاوی عناصر ناخالص، پخت اولیه این مخلوط در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد انجام می شود.

توده جامد حاصل خرد می شود و سپس قسمت های خالی تشکیل می شود. شلیک ثانویه در دمای 1300 ... 1400 درجه سانتیگراد انجام می شود.

در نتیجه، لایه مقاومتی پوزیستور از تعداد زیادی تماس بین آنها تشکیل شده است

دانه ها یا کریستال های تیتانات باریم نیمه هادی.

مقاومت پوزیستور به مقاومت لایه های سطحی تخلیه شده روی دانه ها بستگی دارد. ارتفاع موانع پتانسیل سطحی در دماهای زیر نقطه کوری، زمانی که پلاریزاسیون خود به خود در دانه ها وجود دارد و ماده دارای ثابت دی الکتریک بسیار بالایی است، کوچک است.

در دماهای بالاتر از نقطه کوری، تیتانات باریم تحت یک تبدیل فاز از حالت فروالکتریک به حالت پاراالکتریک قرار می گیرد. در این حالت، پلاریزاسیون خود به خود ناپدید می شود، ثابت دی الکتریک به شدت کاهش می یابد، ارتفاع موانع پتانسیل سطحی روی دانه ها افزایش می یابد و مقاومت پوزیستور افزایش می یابد (شکل 8.3).

ناحیه رشد مقاومت به نقطه کوری سرامیک بستگی دارد. نقطه کوری تیتانات باریم را می توان با جایگزینی جزئی باریم با استرانسیوم به سمت دماهای پایین تر تغییر داد. برعکس، نقطه کوری را می توان با جایگزینی جزئی باریم با سرب به سمت دماهای بالاتر تغییر داد.

نقطه کوری و جایگزینی جزئی تیتانیوم با زیرکونیوم، قلع یا ساماریوم را کاهش می دهد. این تنظیم به شما امکان می دهد پوزیستورهایی ایجاد کنید که در آن ضریب مقاومت دمایی مثبت در محدوده های دمایی مختلف مشاهده می شود.

گاهی اوقات از سیلیکون تک کریستال، ژرمانیوم و سایر مواد نیمه هادی برای ایجاد پوزیستور استفاده می شود. اصل عملکرد چنین پوزیستورهایی مبتنی بر کاهش تحرک حامل های بار با افزایش دما است.

ترمیستورها

تعیین روی نمودار، انواع، کاربرد

در الکترونیک، همیشه چیزی برای اندازه گیری یا ارزیابی وجود دارد. مثلا دما. ترمیستورها با موفقیت با این کار کنار می آیند - اجزای الکترونیکی مبتنی بر نیمه هادی ها که مقاومت آنها بسته به دما تغییر می کند.

در اینجا من تئوری فرآیندهای فیزیکی را که در ترمیستورها رخ می دهد توصیف نمی کنم، بلکه به عمل نزدیک تر می شوم - من خواننده را با تعیین ترمیستور در نمودار، ظاهر آن، برخی از انواع و ویژگی های آنها آشنا می کنم.

در نمودارهای مدار، ترمیستور به این صورت تعیین می شود.

بسته به محدوده و نوع ترمیستور، تعیین آن در نمودار ممکن است کمی متفاوت باشد. اما شما همیشه آن را با کتیبه مشخصه شناسایی خواهید کرد تی یا t0 .

ویژگی اصلی ترمیستور آن است tks. TKS است ضریب مقاومت دمایی. این نشان می دهد که مقاومت ترمیستور با تغییر دما 1 0 درجه سانتیگراد (1 درجه سانتیگراد) یا 1 درجه کلوین چقدر تغییر می کند.

ترمیستورها چندین پارامتر مهم دارند. من آنها را نمی دهم، این یک داستان جداگانه است.

عکس ترمیستور MMT-4V (4.7 کیلو اهم) را نشان می دهد. اگر آن را به یک مولتی متر وصل کنید و مثلاً با تفنگ هوای گرم یا نوک آهن لحیم کاری آن را گرم کنید، می توانید مطمئن شوید که مقاومت آن با افزایش دما کاهش می یابد.

ترمیستورها تقریباً همه جا هستند. گاهی تعجب می کنید که قبلاً به آنها توجه نکرده اید، توجه نکرده اید. بیایید نگاهی به برد شارژر IKAR-506 بیندازیم و سعی کنیم آنها را پیدا کنیم.

اینجا اولین ترمیستور است. از آنجایی که در بسته بندی SMD قرار دارد و ابعاد کوچکی دارد، به یک برد کوچک لحیم شده و روی رادیاتور آلومینیومی نصب می شود - دمای ترانزیستورهای کلیدی را کنترل می کند.

دومین. این به اصطلاح ترمیستور NTC است ( JNR10S080L). در مورد اینها بیشتر صحبت خواهم کرد. این برای محدود کردن جریان شروع کار است. جالبه. به نظر می رسد یک ترمیستور است، اما به عنوان یک عنصر محافظ عمل می کند.

به دلایلی، وقتی صحبت از ترمیستورها می شود، معمولاً فکر می کنند که برای اندازه گیری و کنترل دما کار می کنند. به نظر می رسد که آنها به عنوان ابزار حفاظتی کاربرد پیدا کرده اند.

همچنین ترمیستورها در تقویت کننده های خودرو نصب می شوند. در اینجا ترمیستور موجود در آمپلی فایر Supra SBD-A4240 است. در اینجا در مدار حفاظت تقویت کننده از گرمای بیش از حد نقش دارد.

در اینجا یک مثال دیگر است. این یک باتری لیتیوم یون DCB-145 از پیچ گوشتی DeWalt است. یا بهتر است بگوییم «کله پاچه» او. یک ترمیستور اندازه گیری برای کنترل دمای سلول های باتری استفاده می شود.

تقریباً نامرئی است.

با درزگیر سیلیکونی پر شده است. هنگامی که باتری مونتاژ می شود، این ترمیستور به خوبی روی یکی از سلول های Li-ion باتری قرار می گیرد.

گرمایش مستقیم و غیر مستقیم.

با توجه به روش گرمایش، ترمیستورها به دو گروه تقسیم می شوند:

گرمایش مستقیم

ترمیستور چیست و کاربرد آن در الکترونیک

این زمانی است که ترمیستور توسط هوای محیط خارجی یا جریانی که مستقیماً از خود ترمیستور عبور می کند گرم می شود. ترمیستورهایی که مستقیماً گرم می شوند معمولاً برای اندازه گیری دما یا جبران دما استفاده می شوند. چنین ترمیستورهایی را می توان در دماسنج ها، ترموستات ها، شارژرها (به عنوان مثال برای باتری های پیچ گوشتی Li-ion) یافت.

گرمایش غیر مستقیم این زمانی است که ترمیستور توسط یک المنت گرمایشی نزدیک گرم می شود. در عین حال، او و عنصر گرمایش به یکدیگر متصل نیستند. در این حالت، مقاومت ترمیستور به عنوان تابعی از جریان عبوری از عنصر گرمایش و نه از طریق ترمیستور تعیین می شود. ترمیستورها با گرمایش غیر مستقیم دستگاه های ترکیبی هستند.

ترمیستورها و پوزیستورهای NTC.

با توجه به وابستگی تغییر مقاومت به دما، ترمیستورها به دو نوع تقسیم می شوند:

ترمیستور NTC؛

ترمیستورهای PTC (معروف به پوزیتورها).

بیایید ببینیم تفاوت بین آنها چیست.

ترمیستورهای NTC

ترمیستورهای NTC نام خود را از مخفف NTC گرفته اند - ضریب دمایی منفی ، یا "ضریب مقاومت منفی". ویژگی این ترمیستورها این است که هنگام گرم شدن، مقاومت آنها کاهش می یابد. به هر حال، ترمیستور NTC به این صورت در نمودار نشان داده شده است.

تعیین ترمیستور در نمودار

همانطور که می بینید، فلش های روی نام در جهات مختلف هستند، که نشان دهنده ویژگی اصلی ترمیستور NTC است: دما افزایش می یابد (فلش بالا)، مقاومت کاهش می یابد (فلش پایین). و بالعکس.

در عمل، شما می توانید یک ترمیستور NTC را در هر منبع تغذیه سوئیچینگ ملاقات کنید. به عنوان مثال، چنین ترمیستوری را می توان در منبع تغذیه رایانه یافت.

قبلاً ترمیستور NTC را روی برد IKAR دیده بودیم، فقط در آنجا سبز خاکستری بود.

این عکس یک ترمیستور EPCOS NTC را نشان می دهد. برای محدود کردن جریان راه اندازی استفاده می شود.

برای ترمیستورهای NTC، به عنوان یک قاعده، مقاومت آن در 25 0 درجه سانتیگراد (برای این ترمیستور 8 اهم است) و حداکثر جریان عملیاتی نشان داده شده است. معمولاً چند آمپر است.

این ترمیستور NTC به صورت سری و در ورودی ولتاژ شبکه 220 ولت نصب می شود. به نمودار نگاهی بیندازید.

از آنجایی که به صورت سری به بار متصل می شود، تمام جریان مصرفی از آن عبور می کند. ترمیستور NTC جریان هجومی را که به دلیل شارژ خازن های الکترولیتی ایجاد می شود محدود می کند (در نمودار C1). هجوم جریان شارژ می تواند منجر به خرابی دیودها در یکسو کننده شود (پل دیود در VD1 - VD4).

هر بار که منبع تغذیه روشن می شود، خازن شروع به شارژ شدن می کند و جریان از ترمیستور NTC شروع به عبور می کند. در این مورد، مقاومت ترمیستور NTC بزرگ است، زیرا هنوز زمان گرم شدن نداشته است. جریانی که از ترمیستور NTC می گذرد آن را گرم می کند. پس از آن، مقاومت ترمیستور کاهش می یابد و عملاً با جریان مصرفی دستگاه تداخلی ایجاد نمی کند. بنابراین، با توجه به ترمیستور NTC، می توان از "شروع صاف" دستگاه الکتریکی اطمینان حاصل کرد و از دیودهای یکسو کننده در برابر خرابی محافظت کرد.

واضح است که در حالی که منبع تغذیه سوئیچینگ روشن است، ترمیستور NTC در حالت "گرم" قرار دارد.

اگر هر یک از عناصر در مدار خراب شود، مصرف جریان معمولاً به شدت افزایش می یابد. در این مورد، غیر معمول نیست که ترمیستور NTC به عنوان نوعی فیوز اضافی عمل کند و همچنین به دلیل بیش از حد حداکثر جریان کار از کار بیفتد.

خرابی ترانزیستورهای کلیدی در منبع تغذیه شارژر منجر به بیش از حد جریان کاری این ترمیستور (حداکثر 4 آمپر) و سوختن آن شد.

پوزیستورها ترمیستورهای PTC

ترمیستورها، که مقاومت آن با گرمایش افزایش می یابدپوزیستور نامیده می شوند. آنها ترمیستورهای PTC (PTC - ضریب دمایی مثبت ، "ضریب درگ مثبت").

شایان ذکر است که پوزیستورها نسبت به ترمیستورهای NTC کاربرد کمتری دارند.

نماد پوزیستور در نمودار.

یافتن پوزیستورها بر روی برد هر تلویزیون CRT رنگی (با کینسکوپ) آسان است. در آنجا در مدار گاز زدایی نصب شده است. در طبیعت، هم پوزیستور دو خروجی و هم سه خروجی وجود دارد.

عکس نماینده یک پوزیستور دو پین را نشان می دهد که در مدار مغناطیس زدایی کینسکوپ استفاده می شود.

در داخل کیس، بین لیدهای فنر، بدنه کار پوزیستور تعبیه شده است. در واقع این خود پوزیستور است. از نظر ظاهری مانند یک قرص به نظر می رسد که یک لایه تماسی روی طرفین آن اسپری شده است.

همانطور که گفتم، از پوزیستورها برای مغناطیس زدایی کینسکوپ یا بهتر است بگوییم ماسک آن استفاده می شود. به دلیل میدان مغناطیسی زمین یا تأثیر آهنرباهای خارجی، ماسک مغناطیسی می شود و تصویر رنگی روی صفحه کینسکوپ مخدوش می شود و لکه هایی ظاهر می شود.

احتمالاً همه هنگام روشن شدن تلویزیون صدای مشخص "bdzin" را به خاطر می آورند - این لحظه ای است که حلقه degaussing کار می کند.

علاوه بر پوزیستورهای دو خروجی، پوزیستورهای سه خروجی نیز بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.

تفاوت آنها با دو خروجی این است که از دو پوزیستور "تبلت" تشکیل شده اند که در یک محفظه نصب شده اند. در ظاهر، این "قرص ها" دقیقاً مشابه هستند. اما اینطور نیست. علاوه بر این که یک قرص کمی کوچکتر از دیگری است، مقاومت آنها در حالت سرد (در دمای اتاق) نیز متفاوت است. یک قرص مقاومتی در حدود 1.3 ~ 3.6 کیلو اهم دارد، در حالی که دیگری فقط مقاومت 18 تا 24 اهم دارد.

از پوزیستورهای سه پین ​​نیز در مدار مغناطیس زدایی کینسکوپ استفاده می شود، مانند موارد دو پین، اما فقط مدار گنجاندن آنها کمی متفاوت است. اگر به طور ناگهانی پوزیستور از کار بیفتد، و این اغلب اتفاق می افتد، لکه هایی با صفحه نمایش رنگی غیر طبیعی روی صفحه تلویزیون ظاهر می شوند.

من قبلاً در مورد استفاده از پوزیستورها در مدار مغناطیس زدایی کینسکوپ ها با جزئیات بیشتر در اینجا صحبت کرده ام.

درست مانند ترمیستورهای NTC، ترمیستورها به عنوان وسایل حفاظتی استفاده می شوند. یکی از انواع پوزیستورها فیوزهای خود تنظیم شونده هستند.

ترمیستورهای SMD

با معرفی فعال SMT-mounting، تولیدکنندگان شروع به تولید ترمیستور برای نصب روی سطح کردند. از نظر ظاهری، چنین ترمیستورهایی با خازن های SMD سرامیکی تفاوت کمی دارند. ابعاد مطابق با محدوده استاندارد است: 0402، 0603، 0805، 1206. تشخیص بصری آنها بر روی یک برد مدار چاپی از خازن های SMD مجاور تقریبا غیرممکن است.

ترمیستورهای داخلی

در الکترونیک، ترمیستورهای داخلی نیز به طور فعال مورد استفاده قرار می گیرند. اگر یک ایستگاه لحیم کاری با دمای کنترل شده دارید، یک ترمیستور لایه نازک در عنصر گرمایش تعبیه شده است. همچنین، ترمیستورها در خشک کن ایستگاه های لحیم کاری هوای گرم تعبیه شده اند، اما در آنجا یک عنصر جداگانه وجود دارد.

لازم به ذکر است که در الکترونیک در کنار ترمیستورها از فیوزهای حرارتی و رله های حرارتی (مثلاً نوع KSD) به طور فعال استفاده می شود که در دستگاه های الکترونیکی نیز به راحتی قابل تشخیص هستند.

اکنون که با ترمیستورها آشنا شدیم، زمان آن فرا رسیده که با پارامترهای آنها آشنا شویم.

صفحه اصلی » الکترونیک رادیو برای مبتدیان » صفحه فعلی

تیشما همچنین علاقه مند خواهید بود بدانید:

ترمورستورها

ترمیستور- یک مقاومت نیمه هادی که از وابستگی مقاومت الکتریکی یک ماده نیمه هادی به دما استفاده می کند.

ترمیستور با ضریب مقاومت دمایی بالا (TCR)، سادگی دستگاه، توانایی کار در شرایط آب و هوایی مختلف با بارهای مکانیکی قابل توجه و پایداری ویژگی ها در طول زمان مشخص می شود.

شکل 2.1. ترمیستورها

ساخت و سازترمیستورها به شکل میله، لوله، دیسک، واشر، مهره و صفحات نازک عمدتاً به روش متالورژی پودر ساخته می شوند. اندازه آنها می تواند از 1-10 میکرومتر تا 1-2 سانتی متر متفاوت باشد.

طبقه بندی.ترمیستورها بر اساس پارامترهای اصلی طبقه بندی می شوند.

با دمای کارکرد:

§ دمای بسیار پایین (دمای 4.2 K)،

§ دمای پایین (دمای زیر 170K)

§ دمای متوسط ​​(170-510 K)

§ دمای بالا (بالاتر از 570 کلوین).

§ دمای فوق العاده بالا (دما 900-1300 K.).

با علامت TKS:

§ پوزیستورها (PTC-ترمیستورها) - ترمیستورها با ضریب مقاومت دمایی مثبت (PTC).

§ ترمیستور (NTC-ترمیستور) - ترمیستور با ضریب مقاومت دمایی منفی (NTC).

سپس روش گرمایش:

§ با گرمایش مستقیم؛

§ با گرمایش غیر مستقیم.

علاوه بر طبقه بندی بر اساس پارامترهای اصلی، ترمیستورها بر اساس هدف، روش های حفاظتی، طراحی، نوع مواد، تکنولوژی ساخت و نحوه عملکرد نیز متمایز می شوند.

حالت کار ترمیستورها بستگی به این دارد که نقطه عملکرد کدام بخش از مشخصه جریان-ولتاژ ساکن (CVC) انتخاب شده باشد. به نوبه خود، مشخصه I-V هم به طراحی، ابعاد و پارامترهای اساسی ترمیستور و هم به دما، هدایت حرارتی محیط و جفت حرارتی بین ترمیستور و محیط بستگی دارد. ترمیستورهای دارای نقطه کار در قسمت اولیه (خطی) CVC برای اندازه گیری و کنترل دما و جبران تغییرات دما در پارامترهای مدارهای الکتریکی و دستگاه های الکترونیکی استفاده می شوند. ترمیستورهایی با نقطه کار در قسمت رو به پایین CVC (با مقاومت منفی) به عنوان رله راه اندازی، رله زمان، متر قدرت مایکروویو، تثبیت کننده دما و ولتاژ استفاده می شود. حالت کار ترمیستور، که در آن نقطه کار نیز بر روی بخش نزولی مشخصه I-V قرار دارد (در این مورد، از وابستگی مقاومت ترمیستور به دما و هدایت حرارتی محیط استفاده می شود)، معمولی برای ترمیستورهای مورد استفاده در سیستم های کنترل حرارتی و اعلام حریق، کنترل سطح رسانه های مایع و دانه ای. عملکرد چنین ترمیستورها بر اساس وقوع یک اثر رله در یک مدار با ترمیستور زمانی است که دمای محیط یا شرایط تبادل حرارت بین ترمیستور و محیط تغییر می کند.

برنج. 2.2. طبقه بندی ترمیستورها

پارامترهای اصلی ترمیستور عبارتند از: مقاومت اسمی، ضریب دمایی مقاومت، محدوده دمای کارکرد، حداکثر اتلاف توان مجاز.

ترمیستورهایی با منفی (ترمیستور) و مثبت (پوزیستور) TKS وجود دارد. آنها به ترتیب ترمیستور NTC و ترمیستور PTC نیز نامیده می شوند. برای پوزیستورها با افزایش دما، مقاومت نیز افزایش می‌یابد، در حالی که برای ترمیستورها برعکس: با افزایش دما، مقاومت کاهش می‌یابد.

ترمیستورهای NTC از مخلوطی از اکسیدهای فلزات واسطه پلی کریستالی (به عنوان مثال، MnO، CoO?، NiO، CuO)، آغشته به Ge و Si، نیمه هادی های نوع A III B V، نیمه هادی های شیشه ای و مواد دیگر ساخته شده اند.

ترمیستورهای طراحی خاص نیز ساخته می شوند - با گرمایش غیر مستقیم. چنین ترمیستورها دارای یک سیم پیچ گرم جدا شده از عنصر مقاومتی نیمه هادی هستند (اگر قدرت آزاد شده در عنصر مقاومتی کم باشد، رژیم حرارتی ترمیستور با دمای بخاری، یعنی جریان موجود در آن تعیین می شود). بنابراین، تغییر حالت ترمیستور بدون تغییر جریان عبوری از آن امکان پذیر می شود. چنین ترمیستوری به عنوان یک مقاومت متغیر که از راه دور به صورت الکتریکی کنترل می شود استفاده می شود.

تصویر شرطی ترمیستورها.ترمیستورها نوعی مقاومت هستند، بنابراین عناصر گرافیکی اضافی به تصویر یک مقاومت معمولی اضافه می شوند.

برنج. 2.3. تصویر شرطی ترمیستورها: الف) تصویر گرافیکی کلی. ب) ترمیستور (ترمیستور با TKS منفی)؛ ج) پوزیستور (ترمیستور با TKS مثبت)؛ د) ترمیستورها با گرمایش غیر مستقیم.

نامگذاری مرسوم ترمیستورهادر حال حاضر، صنعت ترمیستورهای مربوط به سه GOST مختلف را تولید می کند: GOST 13453-64، GOST 13453-68، GOST 17598-72. علاوه بر استانداردهای فعلی، ترمیستورها توسط سازندگان مختلفی ساخته می شوند که دارای سیستم نامگذاری خاص خود هستند. طبق استاندارد فعلی (GOST 13453-64، GOST 13453-68، GOST 17598-72)، نماد مقاومت ها از عناصر زیر تشکیل شده است.

عنصر اول- یک حرف یا ترکیبی از حروف که یک زیر کلاس از مقاومت ها را نشان می دهد:

TP - ترمیستور با TKC منفی (ترمیستور)،

TRP - ترمیستور با TKC مثبت (پوزیستور).

عنصر دوم- عدد (اعداد) گروه مواد مقاومتی عنصر را نشان می دهد:

1 - کبالت منگنز،

2 - مس - منگنز

3 - مس - کبالت - منگنز ،

4 - نیکل - کبالت - منگنز ،

5- بر پایه باریم تیتانات آلیاژ شده با ژرمانیوم.

6 - بر اساس محلول های جامد دوپ شده در سیستم BaTiO 3 - BaSnO 3.

8- بر پایه نیترواکسید وانادیم و تعدادی محلول جامد غیر کریستالی:

9 - بر اساس دی اکسید وانادیم VO 2 ;

10 - بر اساس سیستم TiO 3 (Ba, Sr)؛

11 - بر اساس سیستم (Ba, Sr) (Ti, Sn) O 3 دوپ شده با سریم.

عنصر سوم- مقاومت اسمی و تعیین حروف واحد اندازه گیری (اهم، کیلو اهم) یا شکل (اعداد) - نشان دهنده شماره ثبت نوع خاصی از مقاومت است (برای ترمیستورهای سال های گذشته تولید؛

عنصر چهارم- تحمل (%).

به عنوان مثال، TP-2-33 kΩ ± 20%.- یک ترمیستور با TKC منفی، شماره سریال توسعه 2، مقاومت اسمی 33 کیلو اهم، تحمل ± 20٪. در کنار موارد جدید، ترمیستورهای سال های انتشار قبلی نیز وجود دارد. اساس ترکیب مواد نیمه هادی بود که عنصر حساس به حرارت آنها از آن ساخته شده بود. مثال، MMT- مس- منگنز؛ KMT- کبالت منگنز. تثبیت کننده های ولتاژ مشخص شده اند TP2/0.5; TP2/2; TP6/2.حروف یعنی تی(ترمو) R(مقاومت) پ(گرمایش مستقیم).

یک پوزیستور و یک ترمیستور، چه تفاوتی دارند؟

عدد در شمارشگر مقدار اسمی ولتاژ را بر حسب ولت نشان می دهد و در مخرج - میانگین جریان عملیاتی بر حسب میلی آمنر. سنسورهای دما TRP 68-01I - T(ترمو)، R(مقاومت). پ(گرمایش مستقیم) 68 – دمای پاسخ، 0 C، 01 – شماره سریال توسعه طراحی و -با پایانه های عایق شده از بدنه

توان سنج های مایکروویو طرح های قدیمی تعیین شده است T8, T9, TSh-1و TSh-2. حرف W در اینجا نشان دهنده یک ظرفیت کوچک شنت است. توسعه های بعدی ST-3-29 و ST3-32 نامگذاری شدند. ترمیستورهای گرمایش غیرمستقیم طرح های قدیمی برای سیستم های کنترل با بازخورد عمیق، TKP-20، TKP-50 و TKP-350 تعیین می شوند. اعداد نشان دهنده مقدار مقاومت بر حسب اهم هستند. بعدها ترمیستورهای ST1-21، ST3-21، ST1-27 و ST3-27 برای این اهداف توسعه یافتند.

پارامترها و ویژگی های اصلی

ویژگی های ترمیستورهامشخصه ترمیستورها مشخصه جریان-ولتاژ ساکن آنهاست. این نشان دهنده وابستگی جریان عبوری از ترمیستور به ولتاژ اعمال شده در شرایط تعادل حرارتی بین آن و محیط خارجی است. نوع مشخصه جریان-ولتاژ استاتیکی غیر خطی به مقاومت عنصر حساس به دما، طراحی آن، ابعاد کلی، درجه اتصال حرارتی با محیط و دمای خارجی بستگی دارد.

برنج. 2.4. وابستگی دمایی مقاومت ترمیستورها با TCR منفی (a) و مثبت (b).

نوع ویژگی های I-V ترمیستورهای گرمایش غیرمستقیم تا حد زیادی به جریان عبوری از سیم پیچ گرمایش I p بستگی دارد. بنابراین معمولاً ویژگی های گرمایشی برای آنها ارائه می شود و رابطه ای بین مقاومت ترمیستور و توان تلف شده در گرمایش برقرار می کند. سیم پیچی.

برنج. 2.5. ویژگی گرمایش ترمیستورهایی که به طور غیر مستقیم گرم می شوند

پارامترهای اساسی ترمیستورها

§ R n- مقاومت اسمی - مقاومت ترمیستورها در دمای محیط معین، معمولاً 25 درجه سانتیگراد یا 20 درجه سانتیگراد.

§ T 2، T 1 محدوده دمای عملیاتی؛

§ α - ضریب مقاومت دما - تغییر مقاومت ترمیستور را در٪ با تغییر دما به میزان 1 درجه مشخص می کند که معمولاً برای همان دما با مقاومت اسمی نشان داده می شود.

§ ثابت که در- مقداری که حساسیت دما ترمیستورها را در یک محدوده دمایی مشخص مشخص می کند. تعیین شده توسط خواص فیزیکی مواد نیمه هادی، محاسبه شده توسط فرمول:
، جایی که

R 1 - مقاومت ترمیستور، اندازه گیری شده در دمای T 1، اهم؛
R 2 - مقاومت ترمیستور، اندازه گیری شده در دمای T 2، اهم.

§ P max- حداکثر توان اتلاف - این توان مجاز در دمای 25 درجه سانتیگراد (یا دیگری مشخص شده در مشخصات) است که در آن برای یک زمان معین (حداقل زمان کار) پارامترهای ترمیستورها در محدوده تعیین شده در آن باقی می مانند. مشخصات

قبلی123456789بعدی

بیشتر ببینید:

کلمه "ترمیستور" به خودی خود قابل توضیح است: مقاومت حرارتی وسیله ای است که مقاومت آن با دما تغییر می کند.

ترمیستورها دستگاه های بسیار غیر خطی هستند و اغلب دارای طیف وسیعی از پارامترها هستند. به همین دلیل است که بسیاری، حتی مهندسان با تجربه و طراحان مدار، هنگام کار با این دستگاه ها ناراحتی را تجربه می کنند. با این حال، همانطور که با این دستگاه ها بیشتر آشنا می شوید، می بینید که ترمیستورها در واقع دستگاه های بسیار ساده ای هستند.

ابتدا باید گفت که تمام دستگاه هایی که با دما تغییر مقاومت می دهند ترمیستور نامیده نمی شوند. مثلا، دماسنج های مقاومتی، که از سیم پیچ های کوچک سیم پیچ خورده یا از فیلم های فلزی پراکنده ساخته شده اند. اگرچه پارامترهای آنها به دما بستگی دارد، اما مانند ترمیستورها کار نمی کنند. معمولاً اصطلاح "ترمیستور" در رابطه با حساس به دما استفاده می شود نیمه هادیدستگاه ها

دو دسته اصلی از ترمیستورها وجود دارد: NTC (ضریب مقاومت دمایی) و PTC.

دو نوع ترمیستور PTC اساساً متفاوت تولید می شود. برخی مانند ترمیستور NTC ساخته شده اند، در حالی که برخی دیگر از سیلیکون ساخته شده اند. ترمیستورهای PTC با تمرکز بر ترمیستورهای متداول NTC به اختصار توضیح داده خواهند شد. بنابراین، اگر دستورالعمل خاصی وجود نداشته باشد، در مورد ترمیستورهای NTC صحبت خواهیم کرد.

ترمیستورهای NTC دستگاه‌های بسیار حساس، غیر خطی و با برد باریکی هستند که مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می‌یابد. شکل 1 منحنی را نشان می دهد که تغییر مقاومت با دما را نشان می دهد و یک نمونه معمولی است وابستگی مقاومت به دماحساسیت تقریباً 4-5٪ / درجه سانتیگراد است. دامنه وسیعی از مقادیر مقاومت وجود دارد و تغییر مقاومت می تواند به اهم های زیادی و حتی کیلو اهم در هر درجه برسد.

عکس. 1ترمیستورهای NTC بسیار حساس و تا حد زیادی هستند

درجات غیر خطی هستند. R o می تواند بر حسب اهم، کیلواهم یا مگواهم باشد:

1-نسبت مقاومت R/R o; 2- درجه حرارت در درجه سانتی گراد

در اصل ترمیستورها سرامیک های نیمه هادی هستند. آنها از پودرهای اکسیدهای فلزی (معمولاً اکسیدهای نیکل و منگنز) ساخته می شوند، گاهی اوقات با افزودن مقدار کمی از اکسیدهای دیگر. اکسیدهای پودر شده با آب و چسب های مختلف مخلوط می شوند تا خمیر را تشکیل دهند که در دمای بیش از 1000 درجه سانتیگراد شکل می گیرد و پخته می شود.

یک پوشش فلزی رسانا (معمولاً نقره) روی آن جوش داده شده و سرنخ ها به هم متصل می شوند. ترمیستور تمام شده معمولاً با اپوکسی یا شیشه پوشانده می شود یا در بسته بندی دیگری قرار می گیرد.

از انجیر 2 می توان دید که انواع مختلفی از ترمیستورها وجود دارد.

ترمیستورها به صورت دیسک و واشر با قطر 2.5 تا تقریباً 25.5 میلی متر به صورت میله هایی در اندازه های مختلف می باشند.

برخی از ترمیستورها را ابتدا به صورت صفحات بزرگ در می آورند و سپس به صورت مربع برش می دهند. ترمیستورهای مهره ای بسیار کوچک با شلیک مستقیم یک قطره خمیر بر روی دو سرب نسوز آلیاژ تیتانیوم و سپس فرو بردن ترمیستور در شیشه برای تشکیل یک پوشش ساخته می شوند.

پارامترهای معمولی

گفتن "پارامترهای معمولی" کاملاً صحیح نیست، زیرا فقط چند پارامتر معمولی برای ترمیستورها وجود دارد. به همان اندازه تعداد زیادی مشخصات برای انواع مختلف ترمیستور، اندازه ها، شکل ها، درجه بندی ها و تحمل ها وجود دارد. علاوه بر این، اغلب ترمیستورهای تولید کنندگان مختلف قابل تعویض نیستند.

می توانید ترمیستورهایی با مقاومت (در دمای 25 درجه سانتیگراد - دمایی که معمولاً مقاومت ترمیستور در آن تعیین می شود) از یک اهم تا ده مگا اهم یا بیشتر خریداری کنید.

مقاومت به اندازه و شکل ترمیستور بستگی دارد، با این حال، برای هر نوع خاص، مقادیر مقاومت می تواند 5-6 مرتبه بزرگی متفاوت باشد، که به سادگی با تغییر مخلوط اکسید به دست می آید. هنگامی که مخلوط جایگزین می شود، شکل وابستگی به دما مقاومت نیز تغییر می کند (منحنی R-T) و پایداری در دماهای بالا نیز تغییر می کند. خوشبختانه، ترمیستورهایی با مقاومت بالا به اندازه کافی برای استفاده در دماهای بالا نیز پایدارتر هستند.

ترمیستورهای ارزان قیمت معمولاً تحمل پارامترهای نسبتاً زیادی دارند. به عنوان مثال، مقادیر مقاومت مجاز در 25 درجه سانتیگراد در محدوده ± 20٪ تا ± 5٪ متغیر است. در دماهای بالاتر یا پایین تر، گسترش پارامترها حتی بیشتر می شود. برای یک ترمیستور معمولی با حساسیت 4 درصد در درجه سانتیگراد، تحمل دمای اندازه گیری شده مربوطه از تقریباً 5 ± تا 1.25 ± درجه سانتیگراد در 25 درجه سانتیگراد متفاوت است. ترمیستورهای با دقت بالا بعداً در این مقاله مورد بحث قرار خواهند گرفت.

قبلا گفته شده بود که ترمیستورها دستگاه هایی با برد باریک هستند. این باید توضیح داده شود: بیشتر ترمیستورها در محدوده -80 درجه سانتیگراد تا 150 درجه سانتیگراد کار می کنند و دستگاه هایی (معمولاً با پوشش شیشه ای) وجود دارند که در دمای 400 درجه سانتیگراد و دمای بالاتر کار می کنند.

با این حال، برای اهداف عملی، حساسیت بیشتر ترمیستورها محدوده دمای مفید آنها را محدود می کند. مقاومت یک ترمیستور معمولی می تواند با ضریب 10000 یا 20000 در دماهای 80- تا 150+ درجه سانتیگراد تغییر کند. می توان دشواری در طراحی مداری را تصور کرد که بتواند در هر دو انتهای این محدوده به طور دقیق اندازه گیری کند. سوئیچینگ استفاده می شود). مقاومت ترمیستور، درجه بندی شده در صفر درجه، از چند اهم در بیشتر نخواهد شد

اکثر ترمیستورها از لحیم کاری برای اتصال داخلی سربها استفاده می کنند. بدیهی است که نمی توان از چنین ترمیستوری برای اندازه گیری دمای بالاتر از نقطه ذوب لحیم استفاده کرد. حتی بدون لحیم کاری، پوشش اپوکسی ترمیستورها فقط در دمای بیش از 200 درجه سانتیگراد حفظ می شود. برای دماهای بالاتر، لازم است از ترمیستورهای روکش شیشه ای با سرب های جوش داده شده یا ذوب شده استفاده شود.

الزامات پایداری همچنین استفاده از ترمیستورها را در دماهای بالا محدود می کند. ساختار ترمیستورها زمانی که در معرض دماهای بالا قرار می گیرند شروع به تغییر می کند و میزان و ماهیت تغییر تا حد زیادی توسط مخلوط اکسید و نحوه ساخت ترمیستور تعیین می شود. مقداری رانش ترمیستورهای با پوشش اپوکسی در دمای بیش از 100 درجه سانتیگراد یا بیشتر شروع می شود. اگر چنین ترمیستوری به طور مداوم در دمای 150 درجه سانتیگراد کار کند، آنگاه رانش را می توان چندین درجه در سال اندازه گیری کرد. ترمیستورهای کم مقاومت (مثلاً بیش از 1000 اهم در دمای 25 درجه سانتیگراد) اغلب حتی بدتر هستند - هنگام کار در دمای 70 درجه سانتیگراد می توان آنها را در حال حرکت دید و در 100 درجه سانتیگراد غیرقابل اعتماد می شوند.

دستگاه‌های ارزان‌قیمت با تلرانس‌های زیاد با توجه کمتری به جزئیات ساخته می‌شوند و می‌توانند نتایج بدتری نیز داشته باشند. از سوی دیگر، برخی از ترمیستورهای روکش شیشه ای که به درستی طراحی شده اند، حتی در دماهای بالاتر نیز پایداری عالی دارند. ترمیستورهای مهره ای با روکش شیشه ای پایداری بسیار خوبی دارند، درست مانند ترمیستورهای دیسکی با روکش شیشه ای که اخیراً معرفی شده اند.

باید به خاطر داشت که رانش به دما و زمان بستگی دارد. بنابراین، به عنوان مثال، به طور کلی می توان از یک ترمیستور با پوشش اپوکسی برای گرم کردن کوتاه مدت تا 150 درجه سانتی گراد بدون رانش قابل توجه استفاده کرد.

هنگام استفاده از ترمیستور، مقدار اسمی باید در نظر گرفته شود اتلاف توان ثابت. به عنوان مثال، یک ترمیستور کوچک با پوشش اپوکسی دارای ثابت اتلاف یک میلی وات بر درجه سانتیگراد در هوای ساکن است.

پارامترهای ترمیستور

به عبارت دیگر یک میلی وات توان ترمیستور دمای داخلی آن را یک درجه سانتیگراد افزایش می دهد، دو میلی وات دمای داخلی آن را دو درجه افزایش می دهد و غیره. اعمال ولتاژ یک ولت به ترمیستور یک کیلوهمی با ثابت اتلاف یک میلی وات بر درجه سانتیگراد منجر به خطای اندازه گیری یک درجه سانتیگراد می شود. ترمیستورها اگر در مایع غوطه ور شوند، توان بیشتری را از بین می برند. همان ترمیستور کوچک با پوشش اپوکسی که در بالا ذکر شد، 8 میلی‌وات بر درجه سانتی‌گراد را وقتی در روغن به خوبی مخلوط شده است، از بین می‌برد. ترمیستورهای سایز بزرگ نسبت به دستگاه های کوچک اتلاف ثابت بهتری دارند. به عنوان مثال یک ترمیستور به شکل دیسک یا واشر می تواند 20 یا 30 میلی وات بر درجه سانتی گراد را در هوا پراکنده کند، باید به خاطر داشت که همانطور که مقاومت ترمیستور با دما تغییر می کند، قدرت تلف شده آن نیز تغییر می کند.

معادلات ترمیستور

هیچ معادله دقیقی برای توصیف رفتار ترمیستور وجود ندارد، فقط معادله های تقریبی. دو معادله تقریبی پرکاربرد را در نظر بگیرید.

اولین معادله تقریبی، نمایی، برای محدوده‌های دمایی محدود، به‌ویژه هنگام استفاده از ترمیستورها با دقت پایین، کاملاً رضایت‌بخش است.

ترمیستور یک عنصر حساس به دما است که از مواد نیمه هادی ساخته شده است. مانند یک مقاومت حساس به دما عمل می کند. اصطلاح "ترمیستور" کوتاه شده برای مقاومت حساس به دما است. مواد نیمه هادی ماده ای است که جریان الکتریکی را بهتر از دی الکتریک هدایت می کند، اما نه به خوبی یک هادی.

ترمیستور چگونه کار می کند

مانند دماسنج های مقاومتی، ترمیستورها از تغییرات مقاومت به عنوان مبنای اندازه گیری استفاده می کنند. با این حال، مقاومت یک ترمیستور با تغییرات دما نسبت معکوس دارد، نه نسبت مستقیم. با افزایش دمای اطراف ترمیستور، مقاومت آن کاهش می یابد و با کاهش دما، مقاومت آن افزایش می یابد.

اگرچه ترمیستورها خوانش های دقیق مشابه دماسنج های مقاومتی را ارائه می دهند، با این حال، ترمیستورها اغلب برای اندازه گیری در محدوده باریکتری طراحی می شوند.

ترمیستور: جزئیات به زبان ساده

به عنوان مثال، یک دماسنج مقاومتی می تواند از -32 درجه فارنهایت تا 600 درجه فارنهایت اندازه گیری کند، در حالی که یک ترمیستور از -10 درجه فارنهایت تا 200 درجه فارنهایت اندازه گیری می کند. محدوده اندازه گیری برای یک ترمیستور خاص به اندازه و نوع ماده نیمه هادی که استفاده می کند بستگی دارد.

ترمیستورها مانند دماسنج ها به تغییرات دما با تغییر متناسبی در مقاومت پاسخ می دهند که هر دو اغلب در مدارهای پل استفاده می شوند.

در این مدار تغییر دما و رابطه معکوس بین دما و مقاومت ترمیستور جهت جریان جریان را تعیین می کند. در غیر این صورت، مدار مانند دماسنج مقاومتی عمل می کند. با تغییر دمای ترمیستور، مقاومت آن تغییر می کند و پل نامتعادل می شود. اکنون جریانی از دستگاه عبور می کند که قابل اندازه گیری است. جریان اندازه گیری شده را می توان با استفاده از جدول تبدیل یا با کالیبره کردن مقیاس به واحدهای دما تبدیل کرد.

مقاومت های حرارتی نیمه هادی. ترمیستورها ترمیستورها اصل عملکرد و خصوصیات

اصول عملکرد ترمیستورهای نیمه هادی، انواع آنها، مشخصات فنی، نمودار وابستگی مقاومت به دما.

وابستگی قابل توجه مقاومت نیمه هادی ها به دما، طراحی ترمیستورهای حساس (ترمیستورها، مقاومت های حرارتی) را ممکن ساخت که مقاومت های نیمه هادی حجیم با ضریب مقاومت دمایی بالا هستند. بسته به هدف، ترمیستورها از موادی با مقادیر مقاومت متفاوت ساخته می شوند. برای ساخت ترمیستورها می توان از نیمه هادی هایی با مکانیزم رسانایی الکترونیکی و سوراخی و مواد خالص استفاده کرد. پارامترهای اصلی ماده ترمیستور که کیفیت آن را تعیین می کند عبارتند از: مقدار ضریب دما، پایداری شیمیایی و نقطه ذوب.

اکثر انواع ترمیستورها فقط در محدوده دمایی معینی به طور قابل اعتماد عمل می کنند. هر گرمای بیش از حد بیش از حد معمول، تأثیر مخربی بر ترمیستور (مقاومت حرارتی) دارد و گاهی اوقات حتی می تواند منجر به مرگ آن شود.

برای محافظت در برابر اثرات مضر محیط، و در درجه اول اکسیژن موجود در هوا، ترمیستورها را گاهی در سیلندر پر از گاز بی اثر قرار می دهند.

طراحی ترمیستور بسیار ساده است. یک قطعه نیمه هادی به صورت رشته، میله، صفحه مستطیلی، توپ یا شکل دیگری شکل می گیرد. دو پایانه در قسمت های مخالف ترمیستور نصب شده است. مقدار مقاومت اهمی ترمیستور، به عنوان یک قاعده، به طور قابل توجهی بیشتر از مقادیر مقاومت سایر عناصر مدار است و مهمتر از همه، به شدت به دما بستگی دارد. بنابراین وقتی جریانی در مدار جریان می‌یابد، بزرگی آن عمدتاً توسط مقاومت اهمی ترمیستور یا در نهایت دمای آن تعیین می‌شود. با افزایش دمای ترمیستور، جریان در مدار افزایش می یابد و برعکس، با کاهش دما، جریان کاهش می یابد.

گرمایش ترموستات را می توان با انتقال گرما از محیط، با آزاد شدن گرما در خود ترمیستور هنگام عبور جریان الکتریکی از آن و یا در نهایت با کمک سیم پیچ های گرمایشی خاص انجام داد. روش گرمایش ترمیستور ارتباط مستقیمی با کاربرد عملی آن دارد.

مقاومت ترمیستور با تغییر دما می تواند سه مرتبه قدر یعنی 1000 برابر تغییر کند. این برای ترمیستورهای ساخته شده از مواد رسانای ضعیف معمول است. در مورد مواد رسانا، این نسبت در محدوده ده است.

هر ترمیستور دارای اینرسی حرارتی است که در برخی موارد نقش مثبتی دارد و در برخی دیگر یا عملاً اهمیتی ندارد و یا تأثیر منفی دارد و محدودیت استفاده از ترمیستورها را محدود می کند. اینرسی حرارتی در این واقعیت آشکار می شود که ترمیستور که در معرض حرارت قرار می گیرد، بلافاصله دمای بخاری را نمی گیرد، اما فقط پس از مدتی. مشخصه اینرسی حرارتی ترمیستور می تواند به اصطلاح ثابت زمانی باشدτ . ثابت زمانی از نظر عددی برابر است با مدت زمانی که در طی آن ترمیستور که قبلاً در دمای 0 درجه سانتیگراد بوده و سپس به محیطی با دمای 100 درجه سانتیگراد منتقل شده است، مقاومت خود را 63 درصد کاهش می دهد.

برای اکثر ترمیستورهای نیمه هادی، وابستگی مقاومت به دما غیر خطی است (شکل 1، A). اینرسی حرارتی یک ترمیستور با دماسنج جیوه ای تفاوت کمی دارد.

تحت عملکرد عادی، پارامترهای ترمیستورها در طول زمان کمی تغییر می کند و بنابراین عمر مفید آنها بسیار طولانی است و بسته به مارک ترمیستور، در محدوده متفاوت است که حد بالایی آن در چند سال محاسبه می شود.

به عنوان مثال، اجازه دهید به طور خلاصه سه نوع ترمیستور (مقاومت حرارتی) را در نظر بگیریم: MMT-1، MMT-4 و MMT-5.

شکل 1 (B) آرایش و ساختار اصلی این ترمیستورها را نشان می دهد. ترمیستور MMT-1 از بیرون با رنگ مینا پوشانده شده است و برای کار در اتاق های خشک طراحی شده است. ترمیستورهای MMT-4 و MMT-5 در کپسول های فلزی نصب شده و مهر و موم شده اند. بنابراین، آنها در معرض اثرات مضر محیط نیستند، برای کار در شرایط هر رطوبتی طراحی شده اند و حتی می توانند در مایعات باشند (بر روی بدنه ترمیستورها عمل نمی کنند).

مقاومت اهمی ترمیستورها در محدوده 1000 - 200000 اهم در دمای 20 درجه سانتیگراد و ضریب دما است.α حدود 3 درصد در هر 1 درجه سانتیگراد. شکل 2 منحنی را نشان می دهد که درصد تغییر مقاومت اهمی ترمیستور را به عنوان تابعی از دمای آن نشان می دهد. در این نمودار مقاومت در 20 درجه سانتیگراد به عنوان مقدار اولیه در نظر گرفته شده است.

انواع توصیف شده از ترمیستورها برای کار در محدوده دمایی -100 تا + 120 درجه سانتیگراد طراحی شده اند. گرمای بیش از حد آنها غیرقابل قبول است.

مقاومت های حرارتی (ترمیستورها، ترمیستورها) انواع ذکر شده بسیار پایدار هستند، یعنی مقاومت "سرد" خود را عملاً بدون تغییر حفظ می کنند، که مقدار آن در 20 درجه سانتیگراد برای مدت زمان بسیار طولانی تعیین می شود. پایداری بالای ترمیستورهای نوع MMT عمر طولانی آنها را تعیین می کند، که همانطور که در گذرنامه مشخص شده است، عملاً در عملکرد عادی نامحدود است. مقاومت های حرارتی (ترمیستورها، ترمیستورها) از نوع MMT دارای استحکام مکانیکی خوبی هستند.

در شکل ها: طرح های برخی از ترمیستورها، وابستگی مشخصه دمایی مقاومت ترمیستور.

و متشکل از یک ماده نیمه رسانا است که با تغییر کمی در دما مقاومت آن را به شدت تغییر می دهد. به طور معمول، ترمیستورها دارای ضرایب دمایی منفی هستند، به این معنی که مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می یابد.

مشخصات کلی ترمیستور

کلمه "ترمیستور" برای کلمه کامل آن کوتاه است: مقاومت حساس به حرارت. این دستگاه یک سنسور دقیق و با کاربری آسان برای هرگونه تغییر دما می باشد. به طور کلی دو نوع ترمیستور وجود دارد: ضریب دمایی منفی و ضریب دمایی مثبت. اغلب از نوع اول برای اندازه گیری دما استفاده می شود.

تعیین ترمیستور در مدار الکتریکی در عکس نشان داده شده است.

مواد ترمیستورها اکسیدهای فلزی با خاصیت نیمه هادی هستند. در طول تولید، این دستگاه ها به شکل زیر ارائه می شوند:

1. دیسکی شکل؛
2. میله;
3. کروی مانند مروارید

ترمیستور بر اساس اصل تغییر شدید مقاومت با تغییر کوچک دما است. در همان زمان، برای یک جریان معین در مدار و یک دمای ثابت، یک ولتاژ ثابت حفظ می شود.

برای استفاده از دستگاه، آن را به یک مدار الکتریکی مثلاً به پل وتستون متصل می کنند و جریان و ولتاژ روی دستگاه اندازه گیری می شود. طبق قانون ساده اهم R=U/I مقاومت را تعیین می کند. در مرحله بعد، آنها به منحنی وابستگی مقاومت به دما نگاه می کنند که بر اساس آن می توان دقیقاً گفت که مقاومت حاصله با چه دمایی مطابقت دارد. هنگامی که دما تغییر می کند، مقدار مقاومت به شدت تغییر می کند که امکان تعیین دما را با دقت بالا ممکن می کند.

مواد ترمیستور

مواد اکثریت قریب به اتفاق ترمیستورها سرامیک های نیمه هادی هستند. فرآیند ساخت آن شامل تف جوشی پودرهای نیتریدها و اکسیدهای فلزی در دماهای بالا است. نتیجه ماده ای است که ترکیب اکسید آن دارای فرمول کلی (AB) 3 O 4 یا (ABC) 3 O 4 است که در آن A، B، C عناصر شیمیایی فلزی هستند. متداول ترین آنها منگنز و نیکل هستند.

اگر انتظار می رود ترمیستور در دمای کمتر از 250 درجه سانتیگراد کار کند، منیزیم، کبالت و نیکل در ترکیب سرامیکی گنجانده شده است. سرامیک های این ترکیب پایداری خواص فیزیکی را در محدوده دمایی مشخص شده نشان می دهد.

ویژگی مهم ترمیستورها رسانایی خاص آنها (مقاومت متقابل) است. رسانایی با افزودن غلظت های کمی از لیتیوم و سدیم به ترکیب سرامیک های نیمه هادی کنترل می شود.

فرآیند ساخت ابزار

ترمیستورهای کروی با استفاده از دو سیم پلاتین در دمای بالا (1100 درجه سانتیگراد) ساخته می شوند. سپس سیم برای شکل دادن به تماس های ترمیستور بریده می شود. برای آب بندی، یک پوشش شیشه ای روی دستگاه کروی اعمال می شود.

در مورد ترمیستورهای دیسکی، فرآیند تولید تماسی شامل اعمال یک آلیاژ فلزی از پلاتین، پالادیوم و نقره به آنها و سپس لحیم کردن آن به پوشش ترمیستور است.

تفاوت با آشکارسازهای پلاتین

علاوه بر ترمیستورهای نیمه هادی، نوع دیگری از ردیاب دما وجود دارد که ماده کاری آن پلاتین است. این آشکارسازها با تغییر دما به صورت خطی مقاومت خود را تغییر می دهند. برای ترمیستورها، این وابستگی مقادیر فیزیکی ویژگی کاملاً متفاوتی دارد.

از مزایای ترمیستورها در مقایسه با آنالوگ های پلاتین می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حساسیت مقاومت بالاتر به تغییرات دما در کل محدوده عملیاتی.
• سطح بالایی از ثبات ابزار و تکرارپذیری قرائت ها.
• اندازه کوچک که به شما امکان می دهد به سرعت به تغییرات دما پاسخ دهید.

مقاومت ترمیستور

این کمیت فیزیکی با افزایش دما کاهش می یابد و در نظر گرفتن محدوده دمای عملیاتی مهم است. برای محدودیت دما از -55 درجه سانتیگراد تا +70 درجه سانتیگراد از ترمیستورهایی با مقاومت 2200 - 10000 اهم استفاده می شود. برای دماهای بالاتر از دستگاه هایی با مقاومت بیشتر از 10 کیلو اهم استفاده کنید.

برخلاف آشکارسازها و ترموکوپل های پلاتین، ترمیستورها استانداردهای خاصی برای منحنی های مقاومت در برابر دما ندارند و طیف گسترده ای از منحنی های مقاومت برای انتخاب وجود دارد. این به این دلیل است که هر ماده ترمیستور، مانند سنسور دما، منحنی مقاومت خاص خود را دارد.

ثبات و دقت

این ابزارها از نظر شیمیایی پایدار هستند و با گذشت زمان از عملکردشان کاسته نمی‌شوند. سنسورهای ترمیستور یکی از دقیق ترین ابزارهای اندازه گیری دما هستند. دقت اندازه گیری آنها در کل محدوده عملیاتی 0.1 - 0.2 درجه سانتیگراد است. لطفا توجه داشته باشید که اکثر دستگاه ها در محدوده دمایی 0 تا 100 درجه سانتیگراد کار می کنند.

پارامترهای اساسی ترمیستورها

پارامترهای فیزیکی زیر برای هر نوع ترمیستور اساسی است (رمزگشایی نام ها به زبان انگلیسی داده شده است):

• R 25 - مقاومت دستگاه در اهم در دمای اتاق (25 درجه سانتیگراد). بررسی این مشخصه ترمیستور با استفاده از یک مولتی متر ساده است.
• تحمل R 25 - مقدار تحمل انحراف مقاومت روی دستگاه از مقدار تنظیم شده آن در دمای 25 درجه سانتیگراد. به عنوان یک قاعده، این مقدار از 20٪ R 25 تجاوز نمی کند.
• حداکثر جریان حالت پایدار - حداکثر مقدار جریان بر حسب آمپر که می تواند برای مدت زمان طولانی از دستگاه عبور کند. فراتر از این مقدار، افت سریع مقاومت و در نتیجه شکست ترمیستور را تهدید می کند.
• تقریبا R of Max. جریان - این مقدار مقدار مقاومت را بر حسب اهم نشان می دهد که دستگاه با عبور حداکثر جریان از آن به دست می آورد. این مقدار باید 1-2 مرتبه قدر کمتر از مقاومت ترمیستور در دمای اتاق باشد.
• پراکنده کردن Coef. - ضریبی که حساسیت دمایی دستگاه را به توان جذب شده توسط آن نشان می دهد. این ضریب میزان توانی را بر حسب میلی وات نشان می دهد که ترمیستور باید جذب کند تا دمای خود را 1 درجه سانتی گراد افزایش دهد. این مقدار مهم است زیرا نشان می دهد که چقدر انرژی برای گرم کردن دستگاه تا دمای کارکرد آن نیاز دارید.
• ثابت زمان حرارتی. اگر از ترمیستور به عنوان محدود کننده جریان هجومی استفاده می شود، مهم است که بدانید پس از قطع شدن برق چه مدت طول می کشد تا خنک شود تا آماده روشن کردن مجدد آن شوید. از آنجایی که دمای ترمیستور پس از خاموش شدن طبق یک قانون نمایی کاهش می یابد، مفهوم "ثابت زمان حرارتی" معرفی می شود - زمانی که در طی آن دمای دستگاه 63.2٪ از اختلاف بین دمای کارکرد کاهش می یابد. دستگاه و دمای محیط
• حداکثر ظرفیت بار بر حسب μF - مقدار ظرفیت خازنی بر حسب میکروفاراد است که می توان از طریق این دستگاه بدون آسیب رساندن به آن تخلیه کرد. این مقدار برای یک ولتاژ خاص، به عنوان مثال، 220 ولت نشان داده شده است.

چگونه ترمیستور را از نظر عملکرد بررسی کنیم؟

برای بررسی دقیق ترمیستور برای کارایی آن، می توانید از یک مولتی متر و یک آهن لحیم کاری معمولی استفاده کنید.

اولین قدم این است که حالت اندازه گیری مقاومت را روی مولتی متر روشن کنید و کنتاکت های خروجی ترمیستور را به پایانه های مولتی متر متصل کنید. در این مورد، قطبیت مهم نیست. مولتی متر مقاومت خاصی را بر حسب اهم نشان می دهد، باید ثبت شود.

سپس باید آهن لحیم کاری را وصل کنید و آن را به یکی از خروجی های ترمیستور ببرید. مراقب باشید دستگاه نسوزد. در طول این فرآیند، شما باید قرائت های مولتی متر را مشاهده کنید، باید یک مقاومت در حال کاهش را نشان دهد، که به سرعت در مقدار حداقلی قرار می گیرد. حداقل مقدار به نوع ترمیستور و دمای آهن لحیم کاری بستگی دارد، معمولاً چندین برابر کمتر از مقدار اندازه گیری شده در ابتدا است. در این صورت می توانید مطمئن باشید که ترمیستور کار می کند.

اگر مقاومت روی مولتی متر تغییر نکرده باشد یا برعکس، به شدت کاهش یافته باشد، دستگاه برای استفاده از آن نامناسب است.

توجه داشته باشید که این چک خشن است. برای آزمایش دقیق دستگاه، لازم است دو شاخص اندازه گیری شود: دمای آن و مقاومت مربوطه، و سپس این مقادیر را با مقادیر اعلام شده توسط سازنده مقایسه کنید.

مناطق استفاده

در تمام بخش‌های الکترونیک که در آن‌ها نظارت بر شرایط دما مهم است، از ترمیستورها استفاده می‌شود. چنین مناطقی شامل رایانه ها، تجهیزات با دقت بالا برای تأسیسات صنعتی و دستگاه هایی برای انتقال داده های مختلف است. بنابراین، ترمیستور چاپگر سه بعدی به عنوان سنسوری استفاده می شود که دمای تخت گرمایش یا هد چاپ را کنترل می کند.

یکی از کاربردهای رایج ترمیستور، محدود کردن جریان هجومی است، مانند هنگام روشن کردن رایانه. واقعیت این است که در لحظه روشن شدن برق، خازن راه اندازی که ظرفیت زیادی دارد تخلیه می شود و جریان عظیمی در کل مدار ایجاد می کند. این جریان قادر است کل تراشه را بسوزاند، بنابراین یک ترمیستور در مدار گنجانده شده است.

این دستگاه در زمان روشن شدن دارای دمای اتاق و مقاومت زیادی بود. چنین مقاومتی می تواند به طور موثر افزایش جریان را در زمان راه اندازی کاهش دهد. علاوه بر این، دستگاه به دلیل عبور جریان از آن و انتشار گرما گرم می شود و مقاومت آن به شدت کاهش می یابد. ترمیستور به گونه ای کالیبره شده است که دمای کارکرد تراشه کامپیوتر باعث می شود که مقاومت ترمیستور عملاً به صفر برسد و افت ولتاژی در آن ایجاد نشود. پس از خاموش کردن کامپیوتر، ترمیستور به سرعت خنک می شود و مقاومت خود را بازیابی می کند.

بنابراین، استفاده از ترمیستور برای محدود کردن جریان هجومی هم مقرون به صرفه و هم ساده است.

نمونه های ترمیستور

در حال حاضر، طیف گسترده ای از محصولات در فروش وجود دارد، در اینجا ویژگی ها و زمینه های استفاده از برخی از آنها وجود دارد:

• ترمیستور مهره ای B57045-K دارای مقاومت اسمی 1 کیلو اهم با تلورانس 10 درصد است. به عنوان سنسور اندازه گیری دما در الکترونیک مصرف کننده و خودرو استفاده می شود.
• دستگاه دیسکی B57153-S دارای حداکثر جریان 1.8 A در 15 اهم در دمای اتاق است. به عنوان محدود کننده جریان هجومی استفاده می شود.

1. آن چیست؟
ترمیستور یک مقاومت نیمه هادی است که از وابستگی مقاومت یک نیمه هادی به دما استفاده می کند.
ترمیستورها با یک ضریب مقاومت دمایی بالا (TCR) مشخص می شوند که مقدار آن ده ها و حتی صدها برابر از فلزات بیشتر است.
ترمیستورها بسیار ساده هستند و در اشکال و اندازه های مختلف تولید می شوند.


برای اینکه کم و بیش مبنای فیزیکی عملکرد این جزء رادیویی را تصور کنید، ابتدا باید با ساختار و خواص نیمه هادی ها آشنا شوید (به مقاله من "دیود نیمه هادی" مراجعه کنید).
یادآوری مختصر در نیمه هادی ها، حامل های رایگان بار الکتریکی از دو نوع وجود دارد: الکترون های "-" و سوراخ های "+". در دمای محیط ثابت، به طور خود به خود تشکیل می شوند (تفکیک) و ناپدید می شوند (بازترکیب). میانگین غلظت حامل های آزاد در یک نیمه هادی بدون تغییر باقی می ماند - این یک تعادل پویا است. هنگامی که دما تغییر می کند ، چنین تعادلی نقض می شود: اگر دما افزایش یابد ، غلظت حامل افزایش می یابد (رسانایی افزایش می یابد ، مقاومت کاهش می یابد) و اگر کاهش یابد ، غلظت حامل های آزاد نیز کاهش می یابد (رسانایی کاهش می یابد ، مقاومت افزایش می یابد).
وابستگی مقاومت نیمه هادی به دما در نمودار نشان داده شده است.
همانطور که می بینید، اگر درجه حرارت به صفر مطلق (273.2- درجه سانتیگراد) تمایل داشته باشد، نیمه هادی به یک دی الکتریک تقریبا کامل تبدیل می شود. اگر دما به شدت افزایش یابد، برعکس، یک هادی تقریبا ایده آل است. اما مهمترین چیز این است که وابستگی R(T) یک نیمه هادی به شدت در محدوده دمای معمولی، مثلاً از 50- تا 100+ درجه سانتیگراد (شما می توانید آن را کمی گسترده تر کنید) تلفظ می شود.

ترمیستور توسط ساموئل روبن در سال 1930 اختراع شد.

2. پارامترهای اصلی
2.1. مقاومت اسمی - مقاومت ترمیستور در 0 درجه سانتیگراد (273.2K)
2.2. TKS است فیزیکیمقداری برابر با تغییر نسبی مقاومت الکتریکی یک بخش از مدار الکتریکی یا مقاومت ویژه یک ماده با تغییر دما به میزان 1 درجه سانتیگراد (1 K).
ترمیستورهایی با منفی ( ترمیستورها) و مثبت ( پوزیتورها) TCS. آنها را به ترتیب ترمیستور NTC (ضریب دمای منفی) و ترمیستور PTC (ضریب دمای مثبت) نیز می نامند. برای پوزیستورها با افزایش دما، مقاومت نیز افزایش می‌یابد، در حالی که برای ترمیستورها برعکس: با افزایش دما، مقاومت کاهش می‌یابد.
مقدار TCR معمولاً در کتابهای مرجع برای دمای 20 درجه سانتیگراد (293 کلوین) ذکر شده است.

2.3. محدوده دمای عملیاتی
ترمیستورهای دمای پایین (طراحی شده برای عملکرد در دماهای زیر 170 کلوین)، دمای متوسط ​​(170 تا 510 کلوین) و دمای بالا (بالاتر از 570 کلوین) وجود دارد. علاوه بر این، ترمیستورهایی برای کارکرد در 4.2 کلوین و کمتر و 900 تا 1300 کلوین طراحی شده اند. پرکاربردترین ترمیستورهای دمای متوسط ​​با TCR از 2.4- تا 8.4- درصد / K و مقاومت اسمی 1-106 اهم.

توجه داشته باشید. در فیزیک به اصطلاح از مقیاس دمای مطلق (مقیاس ترمودینامیکی) استفاده می شود. بر اساس آن کمترین درجه حرارت در طبیعت (صفر مطلق) به عنوان نقطه شروع در نظر گرفته می شود. در این مقیاس، دما فقط می تواند با علامت "+" باشد. دمای مطلق منفی وجود ندارد. نامگذاری: T، واحد اندازه گیری 1K (کلوین). 1K=1°C، بنابراین فرمول تبدیل دما از مقیاس سانتیگراد به مقیاس دمای ترمودینامیکی بسیار ساده است: T=t+273 (تقریبا) یا به ترتیب برعکس: t=T-273. در اینجا t درجه حرارت در مقیاس سلسیوس است.
نسبت مقیاس های سلسیوس و کلوین در نشان داده شده است

2.4. اتلاف توان نامی توانی است که در آن ترمیستور پارامترهای خود را در محدوده های مشخص شده توسط شرایط فنی در حین کار حفظ می کند.

3. حالت عملیات
حالت کار ترمیستورها به این بستگی دارد که نقطه عملکرد کدام بخش از مشخصه جریان استاتیک ولتاژ (VAC -) انتخاب شده باشد. به نوبه خود، مشخصه I-V هم به طراحی، ابعاد و پارامترهای اساسی ترمیستور و هم به دما، هدایت حرارتی محیط و جفت حرارتی بین ترمیستور و محیط بستگی دارد. ترمیستورهای دارای نقطه کار در قسمت اولیه (خطی) CVC برای اندازه گیری و کنترل دما و جبران تغییرات دما در پارامترهای مدارهای الکتریکی و دستگاه های الکترونیکی استفاده می شوند. ترمیستورهایی با نقطه کار در قسمت رو به پایین CVC (با مقاومت منفی) به عنوان رله راه اندازی، رله زمان، متر قدرت مایکروویو، تثبیت کننده دما و ولتاژ استفاده می شود. حالت کار ترمیستور، که در آن نقطه کار نیز در قسمت نزولی مشخصه I-V قرار دارد (در این مورد، از وابستگی مقاومت ترمیستور به دما و هدایت حرارتی محیط استفاده می شود)، معمولی برای ترمیستورهای مورد استفاده در حرارت کنترل و اعلام حریق، تنظیم سطح رسانه های مایع و دانه ای؛ عملکرد چنین ترمیستورها بر اساس وقوع یک اثر رله در یک مدار با ترمیستور زمانی است که دمای محیط یا شرایط تبادل حرارت بین ترمیستور و محیط تغییر می کند.
ترمیستورهایی با طراحی خاص وجود دارد - با گرمایش غیر مستقیم. چنین ترمیستورها دارای یک سیم پیچ گرمایشی هستند که از عنصر مقاومتی نیمه هادی جدا شده است (اگر قدرت آزاد شده در عنصر مقاومتی کم باشد، رژیم حرارتی ترمیستور توسط دمای بخاری و در نتیجه با جریان موجود در آن تعیین می شود) . بنابراین، تغییر حالت ترمیستور بدون تغییر جریان عبوری از آن امکان پذیر می شود. چنین ترمیستوری به عنوان یک مقاومت متغیر که از راه دور به صورت الکتریکی کنترل می شود استفاده می شود.
از ترمیستورهای با ضریب دمایی مثبت، جالب ترین ترمیستورهای ساخته شده از محلول های جامد مبتنی بر BaTiO هستند. به آنها پوزیستور می گویند. ترمیستورهای شناخته شده با TCR مثبت کوچک (0.5-0.7٪ / K)، ساخته شده بر اساس سیلیکون با رسانایی الکترونیکی. مقاومت آنها با دما تقریباً خطی تغییر می کند. چنین ترمیستورهایی به عنوان مثال برای تثبیت دمای دستگاه های الکترونیکی مبتنی بر ترانزیستور استفاده می شوند.
روی انجیر وابستگی مقاومت ترمیستور به دما نشان داده شده است. خط 1 - برای TCS< 0, линия 2 - для ТКС > 0.

4. کاربرد
هنگام استفاده از ترمیستورها به عنوان سنسور، دو حالت اصلی متمایز می شوند.
در حالت اول دمای ترمیستور عملا فقط با دمای محیط تعیین می شود. جریان عبوری از ترمیستور بسیار کم است و عملا آن را گرم نمی کند.
در حالت دوم، ترمیستور با جریان عبوری از آن گرم می شود و دمای ترمیستور با تغییر شرایط انتقال حرارت، به عنوان مثال، شدت جریان هوا، چگالی محیط گاز اطراف و غیره تعیین می شود.
از آنجایی که ترمیستورها دارای ضریب منفی (NTC) و پوزیستورها دارای ضریب مثبت (PTC) هستند، بر این اساس در نمودارها نیز نشان داده می شوند.

ترمیستورهای NTC مقاومت های نیمه هادی حساس به دما هستند که مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می یابد.

کاربرد ترمیستورهای NTC

ترمیستورهای PTC اجزای سرامیکی هستند که وقتی دما از حد مجاز فراتر رفت، مقاومت آنها فوراً افزایش می یابد. این ویژگی آنها را برای کاربردهای مختلف در تجهیزات الکترونیکی مدرن ایده آل می کند.

کاربرد ترمیستورهای PTC

تصاویری برای استفاده از ترمیستورها:


- سنسورهای دمای خودروها، در سیستم های تنظیم سرعت چرخش کولرها، در دماسنج های پزشکی


- در ایستگاه های هواشناسی خانه، تهویه مطبوع، اجاق های مایکروویو


- در یخچال، کتری، کف گرم


- در ماشین ظرفشویی، سنسور جریان سوخت خودرو، سنسور جریان آب


- در کارتریج های پرینتر لیزری، سیستم های گاز زدایی برای نمایشگرهای CRT، واحدهای تهویه و تهویه مطبوع

5. نمونه هایی از طرح های رادیویی آماتور با استفاده از ترمیستورها

5.1. دستگاه محافظ ترمیستور برای لامپ های رشته ای
برای محدود کردن جریان اولیه، گاهی اوقات کافی است یک مقاومت ثابت را به صورت سری به لامپ رشته ای متصل کنید. در این مورد، انتخاب صحیح مقاومت مقاومت به قدرت لامپ های رشته ای و جریان مصرف شده توسط لامپ بستگی دارد. ادبیات فنی حاوی اطلاعاتی در مورد نتایج اندازه گیری نوسانات جریان از طریق لامپ در حالت سرد و گرم آن هنگام اتصال یک مقاومت محدود کننده به صورت سری به لامپ است. نتایج اندازه گیری نشان می دهد که نوسانات جریان از طریق رشته یک لامپ رشته ای 140٪ از جریان نامی است که از طریق رشته در حالت گرم می گذرد و به شرطی که مقاومت مقاومت محدود کننده متصل به سری 70-75٪ از مقدار نامی باشد. مقاومت یک لامپ رشته ای در شرایط کار. و از این نتیجه می شود که جریان پیش گرمایش رشته لامپ نیز 70-75٪ جریان نامی است.


از مزایای اصلی مدار می توان به این واقعیت اشاره کرد که هنگام روشن شدن، حتی نوسانات جریان کوچک را از طریق رشته یک لامپ رشته ای حذف می کند. این توسط ترمیستور نصب شده در دستگاه حفاظت تضمین می شود. R3. در لحظه اولیه گنجاندن در شبکه، ترمیستور R3 دارای حداکثر مقاومت است که جریان عبوری از این مقاومت را محدود می کند. با گرم شدن تدریجی ترمیستور R3 مقاومت آن به تدریج کاهش می یابد و باعث ایجاد جریان از طریق لامپ رشته ای و مقاومت می شود R2 نیز به تدریج افزایش می یابد. مدار دستگاه به گونه ای طراحی شده است که با رسیدن ولتاژ 180-200 ولت به لامپ رشته ای، مقاومت افت ولتاژ R2، که منجر به عملکرد رله الکترومغناطیسی K1 می شود. در این حالت رله با KL1 و K1.2 بسته هستند.
لطفا توجه داشته باشید که مقاومت دیگری به صورت سری در مدار لامپ های رشته ای وصل شده است - R4، که همچنین جریان های هجومی را محدود می کند و مدار را از اضافه بار محافظت می کند. هنگامی که تماس های رله KL1 بسته می شود، الکترود کنترل تریستور متصل می شود VS1 به آند خود می رسد، و این به نوبه خود منجر به باز شدن تریستور می شود که در نهایت ترمیستور R3 را جدا کرده و آن را خاموش می کند. رله مخاطبین مقاومت شنت K1.2 R4، که منجر به افزایش ولتاژ در لامپ های رشته ای می شود H2 و H3 و رشته های آنها با شدت بیشتری شروع به درخشش می کنند.
دستگاه با استفاده از کانکتور الکتریکی به یک شبکه جریان متناوب با ولتاژ 220 ولت، فرکانس 50 هرتز متصل می شود. X1 نوع "چنگال". روشن و خاموش کردن بار توسط یک سوئیچ انجام می شود S1. فیوز F1 در ورودی دستگاه تعبیه شده است که در صورت نصب نامناسب از مدارهای ورودی دستگاه در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت می کند. گنجاندن دستگاه در برق AC توسط لامپ نشانگر تخلیه درخشش HI کنترل می شود که بلافاصله پس از روشن شدن شعله ور می شود. علاوه بر این، یک فیلتر در ورودی دستگاه مونتاژ شده است که از تداخل فرکانس بالا که به شبکه منبع تغذیه دستگاه نفوذ می کند محافظت می کند.
در ساخت دستگاه محافظ لامپ رشته ای H2 و NZ از اجزای زیر استفاده کرد: تریستور VS1 نوع KU202K; دیودهای یکسو کننده VD1-4 نوع KDYU5B؛ چراغ نشانگر H1 نوع TH-0.2-1; لامپ های رشته ای H2، نوع NC 60W-220-240V; خازن های C1-2 نوع MBM-P-400V-0.1 μF، SZ - K50-3-10B-20 μF؛ مقاومت ها نوع R1 ВСа-2-220 کیلو اهم، R2 - VSa-2-10 اهم، R3 - MMT-9، R4 - سیم خانگی با مقاومت 200 اهم یا نوع C5-35-3BT-200 اهم؛ رله الکترومغناطیسی K1نوع RES-42 (گذرنامه RS4.569.151)؛ برقی.کانکتور نوع دوشاخه X1 با کابل برق؛ تعویض S1 نوع P1T-1-1.
هنگام مونتاژ و تعمیر دستگاه می توان از سایر قطعات استفاده کرد. مقاومت های نوع BC را می توان با مقاومت های انواع MLT، MT، S1-4، ULI جایگزین کرد. خازن های نوع MBM - در خازن های K40U-9، MBGO، K42U-2، K50-3 - در K50-6، K50-12، K50-16؛ رله الکترومغناطیسی نوع RES-42 - برای انواع رله RES-9 (گذرنامه RS4.524.200)، RVM-2S-110، RPS-20 (گذرنامه RS4.521.757). نوع تریستور KU202K - در KU202L، KU202M، KU201K، KU201L؛ ترمیستور هر سری
برای تنظیم و تنظیم دستگاه محافظ لامپ رشته ای، به یک منبع تغذیه و یک اتوترانسفورماتور نیاز دارید که به شما امکان می دهد ولتاژ منبع تغذیه AC را تا 260 ولت افزایش دهید. ولتاژ به ورودی دستگاه X1 اعمال می شود و بر حسب نقطه اندازه گیری می شود. آو B، ولتاژ لامپ های رشته ای را با ترانسفورماتور خودکار روی 200 ولت تنظیم کنید. به جای مقاومت ثابت R2 یک مقاومت متغیر سیمی از نوع PZVt-20 Ohm را نصب کنید. به تدریج مقاومت مقاومت افزایش می یابد R2 لحظه عملکرد رله K1 را نشان می دهد. قبل از انجام این تنظیم، ترمیستور R3 با یک بلوز اتصال کوتاه شنت می شود.
پس از بررسی ولتاژ در لامپ های رشته ای با مقاومت های موقت بسته R2 و R3 جامپرها را بردارید، مقاومت را در جای خود نصب کنید R2 با مقاومت مناسب، زمان تاخیر رله الکترومغناطیسی را بررسی کنید، که باید در 1.5-2 ثانیه باشد. اگر زمان کار رله بسیار بیشتر باشد، پس مقاومت مقاومت R2 باید چند اهم افزایش یابد.
لازم به ذکر است که این دستگاه یک اشکال قابل توجه دارد: فقط پس از ترمیستور می توان آن را روشن و خاموش کرد. R3 پس از گرم شدن کاملاً خنک شده و برای چرخه سوئیچینگ جدید آماده است. زمان خنک شدن ترمیستور 100-120 ثانیه است. اگر ترمیستور هنوز خنک نشده باشد، دستگاه فقط به دلیل مقاومت موجود در مدار با تاخیر کار می کند. R4.

5.2. ترموستات های ساده در منابع تغذیه
اول ترموستات هنگام انتخاب مدار، عواملی مانند سادگی آن، در دسترس بودن عناصر (قطعات رادیویی) لازم برای مونتاژ، به ویژه مواردی که به عنوان سنسورهای دما مورد استفاده قرار می گیرند، قابلیت ساخت مونتاژ و نصب در مورد PSU، در نظر گرفته شد.
با توجه به این معیارها، طرح V. Portunov موفق ترین بود. باعث کاهش سایش فن و کاهش سطح سر و صدای تولید شده توسط آن می شود. نمودار این کنترل کننده اتوماتیک سرعت فن در شکل نشان داده شده است. . سنسور دما دیودهای VD1-VD4 است که در جهت مخالف به مدار پایه ترانزیستور کامپوزیت VT1، VT2 متصل شده است. انتخاب دیودها به عنوان سنسور منجر به وابستگی جریان معکوس آنها به دما شد که از وابستگی مشابه مقاومت ترمیستورها بارزتر است. علاوه بر این، محفظه شیشه ای این دیودها این امکان را فراهم می کند که هنگام نصب ترانزیستورهای منبع تغذیه بر روی هیت سینک بدون هیچ گونه اسپیسر دی الکتریک انجام شود. رواج دیودها و در دسترس بودن آنها برای آماتورهای رادیویی نقش مهمی ایفا کرد.


مقاومت R1 احتمال خرابی ترانزیستورهای VTI, VT2 را در صورت شکست حرارتی دیودها (مثلاً هنگام گیرکردن موتور فن) از بین می برد. مقاومت آن بر اساس حداکثر مقدار مجاز جریان پایه VT1 انتخاب می شود. مقاومت R2 آستانه تنظیم کننده را تعیین می کند.
لازم به ذکر است که تعداد دیودهای سنسور دما به ضریب انتقال جریان ساکن ترانزیستور کامپوزیت VT1, VT2 بستگی دارد. اگر با مقاومت مقاومت R2 نشان داده شده در نمودار، دمای اتاق و روشن بودن، پروانه فن ثابت باشد، باید تعداد دیودها را افزایش داد. لازم است اطمینان حاصل شود که پس از اعمال ولتاژ تغذیه، با اطمینان شروع به چرخش در فرکانس پایین می کند. طبیعتاً اگر سرعت با چهار دیود سنسور خیلی زیاد باشد، باید تعداد دیودها را کاهش داد.

دستگاه در محفظه منبع تغذیه نصب شده است. سرنخ های دیودهای VD1-VD4 به همین نام به هم لحیم می شوند و کیس آنها را در یک صفحه نزدیک به هم قرار می دهند. بلوک حاصل با چسب BF-2 (یا هر مقاوم در برابر حرارت دیگر، به عنوان مثال، اپوکسی) چسبانده می شود. ) به هیت سینک ترانزیستورهای ولتاژ بالا در سمت عقب. ترانزیستور VT2 با مقاومت های R1، R2 که به پایانه های آن لحیم شده است و ترانزیستور VT1 (شکل 2) با خروجی امیتر در سوراخ "فن + 12 ولت" برد منبع تغذیه نصب می شود (سیم قرمز فن قبلاً در آنجا وصل شده است. ). تنظیم دستگاه به انتخاب مقاومت R2 پس از 2 .. 3 دقیقه پس از روشن کردن رایانه شخصی و گرم کردن ترانزیستورهای PSU کاهش می یابد. با جایگزینی موقت R2 با متغیر (100-150 کیلو اهم)، چنین مقاومتی انتخاب می شود تا در بار نامی، غرق حرارت ترانزیستورهای منبع تغذیه بیش از 40 درجه سانتیگراد گرم نشود.
برای جلوگیری از شوک الکتریکی (هیت سینک ها تحت ولتاژ بالا هستند!) فقط با خاموش کردن کامپیوتر می توانید دما را با لمس "اندازه گیری" کنید.
یک طرح ساده و قابل اعتماد توسط I. Lavrushov ارائه شد. اصل عملکرد آن مانند مدار قبلی است، با این حال، یک ترمیستور NTC به عنوان سنسور دما استفاده می شود (مقدار اسمی 10 کیلو اهم مهم نیست). ترانزیستور در مدار از نوع KT503 انتخاب شده است. همانطور که توسط تجربه مشخص شده است، عملکرد آن نسبت به انواع دیگر ترانزیستورها پایدارتر است. مطلوب است که از یک مقاومت تنظیم چند چرخشی استفاده کنید که به شما امکان می دهد آستانه دمای ترانزیستور و بر این اساس سرعت فن را با دقت بیشتری تنظیم کنید. ترمیستور به مجموعه دیود 12 ولت چسبانده شده است.در صورت در دسترس نبودن، می توان آن را با دو دیود جایگزین کرد. فن های قوی تر با مصرف جریان بیش از 100 میلی آمپر باید از طریق یک مدار ترانزیستور کامپوزیت (ترانزیستور دوم KT815) متصل شوند.


نمودارهای دو کنترلر سرعت فن خنک کننده PSU دیگر، نسبتاً ساده و ارزان، اغلب در اینترنت (CQHAM.ru) ارائه می شود. ویژگی آنها این است که از تثبیت کننده انتگرال TL431 به عنوان یک عنصر آستانه استفاده می شود. هنگام جدا کردن PSUهای PC قدیمی ATX، "دریافت" این ریزمدار بسیار آسان است.
نویسنده طرح اول ایوان شور است. در صورت تکرار، استفاده از یک مقاومت چند چرخشی با همان رتبه مقاومت تنظیم کننده R1 به مصلحت بود. ترمیستور از طریق خمیر حرارتی KPT-80 به رادیاتور مجموعه دیود خنک شده (یا به بدنه آن) متصل می شود.


یک مدار مشابه، اما روی دو KT503 که به صورت موازی (به جای یک KT815) در شکل 5 متصل شده اند. با درجه بندی های مشخص شده قطعات، 7 ولت به فن عرضه می شود که با گرم شدن ترمیستور افزایش می یابد. ترانزیستورهای KT503 قابل تعویض با 2SC945 وارداتی هستند که تمامی مقاومت ها با توان 0.25 وات هستند.


مدار کنترل‌کننده سرعت فن خنک‌کننده پیچیده‌تر با موفقیت در PSU دیگری استفاده می‌شود. برخلاف نمونه اولیه، از ترانزیستورهای "تلویزیون" استفاده می کند. نقش رادیاتور ترانزیستور تنظیم شده T2 روی آن توسط بخش آزاد فویل باقی مانده در سمت جلوی تخته انجام می شود. این طرح علاوه بر افزایش خودکار سرعت فن هنگامی که رادیاتور ترانزیستورهای PSU خنک شده یا مجموعه دیود گرم می شود، اجازه می دهد تا حداقل سرعت آستانه را به صورت دستی تا حداکثر تنظیم کنید.

5.3. دماسنج الکترونیکی با دقت حداقل 0.1 درجه سانتیگراد.
بر اساس نمودار زیر به راحتی می توانید آن را خودتان مونتاژ کنید. در مقایسه با دماسنج جیوه ای، دماسنج الکتریکی بسیار ایمن تر است، علاوه بر این، اگر از یک ترمیستور غیر اینرسی از نوع STZ-19 استفاده شود، زمان اندازه گیری تنها 3 ثانیه است.


اساس مدار، پل DC R4، R5، R6، R8 است. تغییر مقدار مقاومت ترمیستور منجر به عدم تعادل پل می شود. ولتاژ نامتعادل با ولتاژ مرجع گرفته شده از تقسیم کننده پتانسیومتر R2 مقایسه می شود. جریان عبوری از R3، PA1 به طور مستقیم با عدم تعادل پل و در نتیجه دمای اندازه گیری شده متناسب است. ترانزیستورهای VT1 و VT2 به عنوان دیودهای زنر با ولتاژ پایین استفاده می شوند. آنها را می توان با KT3102 با هر شاخص حروف جایگزین کرد. راه اندازی دستگاه با اندازه گیری مقاومت ترمیستور در دمای ثابت 20 درجه سانتی گراد آغاز می شود. پس از اندازه گیری R8 از دو مقاومت R6 + R7، لازم است همان مقدار مقاومت را با دقت بالا انتخاب کنید. پس از آن، پتانسیومترهای R2 و R3 روی موقعیت وسط 1 ساعت تنظیم می شوند. برای کالیبره کردن دماسنج می توانید از روش زیر استفاده کنید. یک ظرف با آب گرم به عنوان منبع دمای مرجع استفاده می شود (بهتر است دمایی نزدیک به حد بالایی اندازه گیری انتخاب کنید) که دمای آن توسط دماسنج مرجع کنترل می شود.
پس از روشن کردن برق، عملیات زیر را انجام دهید:
الف) سوئیچ S2 را به موقعیت "CALIBRATION" تغییر می دهیم و با مقاومت R8 فلش را روی علامت صفر مقیاس قرار می دهیم.
ب) ترمیستور را در ظرفی با آب قرار دهید که دمای آن باید در محدوده اندازه گیری شده باشد.
ج) سوئیچ را در موقعیت "MEASUREMENT" قرار دهید و با مقاومت R3 نشانگر ابزار را روی مقدار مقیاس تنظیم کنید که مطابق با خوانش دماسنج مرجع برابر با مقدار اندازه گیری شده خواهد بود.
عملیات a)، b)، c) چندین بار تکرار می شود، پس از آن می توان تنظیم را کامل در نظر گرفت.

5.4. اتصال به مولتی متر برای اندازه گیری دما


یک پیوست ساده حاوی شش مقاومت به شما امکان می دهد از یک ولت متر دیجیتال (یا مولتی متر) برای اندازه گیری دما با وضوح 0.1 درجه سانتی گراد و اینرسی حرارتی 10 ... 15 ثانیه استفاده کنید. با چنین سرعتی می توان از آن برای اندازه گیری دمای بدن نیز استفاده کرد. هیچ تغییری در دستگاه اندازه گیری لازم نیست و ساخت پیوست برای آماتورهای رادیویی تازه کار نیز در دسترس است.
یک ترمیستور نیمه هادی STZ-19 با مقاومت اسمی 10 کیلو اهم در دمای 20 درجه سانتی گراد به عنوان سنسور استفاده شد. همراه با یک مقاومت اضافی R3، نیمی از پل اندازه گیری را تشکیل می دهد. نیمه دوم پل یک تقسیم کننده ولتاژ از مقاومت های R4 و R5 است. آخرین در طول کالیبراسیون مقدار اولیه ولتاژ خروجی را تنظیم می کند. مولتی متر در حالت اندازه گیری ولتاژ DC در 200 یا 2000 میلی ولت استفاده می شود. انتخاب مناسب مقاومت مقاومت R2 حساسیت پل اندازه گیری را تغییر می دهد.
بلافاصله قبل از اندازه گیری دما با مقاومت متغیر R1، ولتاژ تغذیه مدار اندازه گیری برابر با ولتاژی است که در آن کالیبراسیون اولیه انجام شده است. پیوست برای خواندن دمای اندازه گیری شده با کلید دکمه ای SB1 روشن می شود و انتقال از حالت اندازه گیری به حالت تنظیم ولتاژ توسط کلید SB2 روشن می شود.
محاسبه مقاومت اضافی R3 متصل به صورت سری با ترمیستور طبق فرمول R3 = Rtm (B - 2Tm) / (B + 2Tm) انجام می شود، که در آن RTm مقاومت ترمیستور در وسط محدوده دما است. ; B ثابت ترمیستور است. Tm - دمای مطلق در وسط محدوده اندازه گیری Т = t ° + 273.
این مقدار R3 حداقل انحراف مشخصه از خطی را تضمین می کند.
ثابت ترمیستور با اندازه گیری مقاومت های RT1 و RT2 ترمیستور در دو دمای T1 و T2 و سپس محاسبه با فرمول B = ln(RT1/RT2)/(1/T-1/T2) تعیین می شود.
برعکس، با پارامترهای شناخته شده یک ترمیستور با TCR منفی، مقاومت آن برای دمای معین T را می توان با فرمول تعیین کرد.
پیوست در دو نقطه کالیبره شده است: Tk- \u003d Tm + 0.707 (T2-T.) / 2 و TK2 \u003d Tm-0.707 (12-10 / 2، جایی که Tm \u003d (Tm + T2) / 2، Ti و T2 - ابتدا و انتهای محدوده دما.
در حین کالیبراسیون اولیه با یک باتری تازه، مقاومت مقاومت متغیر R1 به حداکثر تنظیم می شود تا با از بین رفتن ظرفیت خازنی و کاهش ولتاژ سلول، ولتاژ روی پل را بتوان بدون تغییر نگه داشت (پیشوند جریانی معادل مصرف می کند. حدود 8 میلی آمپر). با تنظیم مقاومت های تریمر R2، R5، قرائت نشانگر دیجیتال مولتی متر در سه رقم با مقادیر دمای ترمیستور T "1 و T" 2 مطابقت داده می شود که توسط دماسنج دقیق کنترل می شود. در غیاب آن، به عنوان مثال، از یک دماسنج پزشکی برای کنترل دما در مقیاس آن و دمای ذوب پایدار یخ - 0 درجه سانتیگراد استفاده کنید.
نویسنده از M-830 از Mastech به عنوان مولتی متر استفاده کرد. مقاومت های R2، R5 بهتر است از چند چرخشی استفاده کنند (SP5-1V، SP5-14). یک R1 - یک چرخش، به عنوان مثال PPB: مقاومت های R3 و R4 - MLT-0.125. برای روشن کردن برق و تغییر حالت ست تاپ باکس، می‌توانید کلیدهای فشاری P2K را بدون تعمیر بگیرید.
در پیوست ساخته شده، مرزهای محدوده دمای اندازه گیری شده تعیین شد - T1 = 15 ° C: T2 = 45 ° C. در مورد اندازه گیری در محدوده مقادیر دمایی مثبت و منفی در مقیاس سلسیوس، نشانه علامت به طور خودکار به دست می آید.

5.5. رله حرارتی
مدار رله حرارتی در نشان داده شده است. عنصر حساس به حرارت این دستگاه یک ترمیستور نیمه هادی است که با کاهش دما مقاومت آن به شدت افزایش می یابد. بنابراین در دمای اتاق (20 درجه سانتیگراد) مقاومت آن 51 کیلو اهم است و در دمای 5-7 درجه سانتیگراد تقریباً 100 کیلو اهم است ، یعنی تقریباً دو برابر می شود. این ویژگی است که در کنترل کننده دمای اتوماتیک استفاده می شود.


در دماهای معمولی، مقاومت ترمیستور R1 نسبتاً کوچک است و یک بایاس ثابت به پایه ترانزیستور VT1 اعمال می شود که آن را در حالت باز نگه می دارد. با کاهش دما، مقاومت ترمیستور افزایش می یابد، جریان پایه کاهش می یابد و ترانزیستور شروع به بسته شدن می کند. سپس ماشه اشمیت که روی ترانزیستورهای VT2 و VT3 مونتاژ شده است، "واژگون می شود" (VT2 باز می شود و VT3 بسته می شود) و یک بایاس به مدار پایه ترانزیستور T4 ارائه می دهد که در مدار امیتر آن یک رله الکترومغناطیسی گنجانده شده است. ترانزیستور VT4 باز می شود و رله K1 را روشن می کند. از مقاومت تریمر R3 می توان برای انتخاب آستانه های ماشه و بنابراین دمایی که دستگاه به طور خودکار حفظ می کند استفاده کرد. دیود VD2 که در جهت مخالف متصل می شود، سیم پیچ رله را شنت می دهد و از ترانزیستور در برابر خرابی هنگام روشن شدن رله، هنگامی که EMF خود القایی در سیم پیچ آن رخ می دهد، محافظت می کند. همزمان با کار رله، LED HL1 شروع به درخشش می کند که به عنوان نشانگر عملکرد کل دستگاه استفاده می شود. دیود زنر VD1 و مقاومت R9 ساده ترین تنظیم کننده ولتاژ پارامتریک را برای تغذیه مدار الکترونیکی دستگاه تشکیل می دهند و خازن های C1 و C2 ولتاژ متناوب اصلاح شده توسط پل دیود VD3-VD6 را فیلتر می کنند.
تمامی قطعات مونتاژ دستگاه را می توانید به راحتی از فروشگاه رادیو خریداری کنید. مقاومت های نوع MLT، ترانزیستور VT1 -MP41؛ VT2، VT3 و VT4 - MP26. در عوض، می‌توانید از هر ترانزیستور p-n-p با ولتاژ حداقل 20 ولت استفاده کنید. رله K1 - نوع RES-10 یا مشابه، که در جریان 10-15 میلی آمپر با سوئیچینگ یا قطع کنتاکت‌ها کار می‌کند. اگر نمی توانید رله مورد نیاز خود را پیدا کنید، ناامید نشوید. با جایگزینی ترانزیستور VT4 با ترانزیستور قوی تر، به عنوان مثال GT402 یا GT403، می توانید تقریباً هر رله ای را که در تجهیزات ترانزیستور استفاده می شود در مدار جمع کننده آن قرار دهید. LED HL1 - هر نوع، ترانسفورماتور T1 - TVK-110.
تمام قطعات، به استثنای ترمیستور R1، بر روی یک برد مدار چاپی نصب شده اند که همراه با کلید الکترونیکی در اتاق قرار دارد. هنگامی که هنگام کاهش دما، رله فعال می شود و کنتاکت های K 1.1 را می بندد، ولتاژی روی الکترود کنترل ترایاک VS1 ظاهر می شود که قفل آن را باز می کند. مدار بسته است.
اکنون در مورد ایجاد یک مدار الکترونیکی. قبل از اتصال کنتاکت های رله 4 به تریستور VS1 باید ترموستات تست و تنظیم شود. شما می توانید آن را به این صورت انجام دهید.
یک ترمیستور را بردارید، یک سیم بلند را با عایق دو لایه به آن لحیم کنید و آن را در یک لوله شیشه ای نازک قرار دهید و دو سر آن را با اپوکسی ببندید تا محکم شود. سپس برق رگولاتور الکترونیکی را روشن کنید، لوله را با ترمیستور در یک لیوان یخ پایین بیاورید و با چرخاندن مقاومت پیرایش، به عملکرد رله برسید.

5.6. مدار ترموستات برای تثبیت دمای بخاری (500 وات)


ترموستات، که نمودار آن در زیر نشان داده شده است، برای حفظ دمای ثابت هوا در اتاق، آب در ظروف، در ترموستات ها و همچنین راه حل هایی در عکاسی رنگی طراحی شده است. یک بخاری با توان حداکثر 500 وات می تواند به آن متصل شود. کنترل کننده دما از یک دستگاه آستانه (بر اساس ترانزیستور T1 و T2)، یک رله الکترونیکی (بر اساس ترانزیستور TZ و تریستور D10) و یک منبع تغذیه تشکیل شده است. حسگر دمااز ترمیستور R5 استفاده می شود که در مدار تغذیه ولتاژ به پایه ترانزیستور T1 دستگاه آستانه قرار دارد.
اگر محیط در دمای مورد نیاز باشد، ترانزیستور دستگاه آستانه T1 بسته و T2 باز است. ترانزیستور TZ و تریستور D10 رله الکترونیکی در این حالت بسته هستند و ولتاژ اصلی به بخاری نمی رسد. هنگامی که دمای محیط کاهش می یابد، مقاومت ترمیستور افزایش می یابد، در نتیجه ولتاژ در پایه ترانزیستور T1 افزایش می یابد. هنگامی که به آستانه دستگاه رسید، ترانزیستور T1 باز می شود و T2 بسته می شود. این ترانزیستور TK را باز می کند. ولتاژی که در مقاومت R9 ایجاد می شود بین کاتد و الکترود کنترل تریستور D10 اعمال می شود و برای باز کردن آن کافی است. ولتاژ اصلی از طریق تریستور و دیودهای D6 - D9 به بخاری می رود.
هنگامی که دمای محیط به مقدار لازم رسید، ترموستات ولتاژ بخاری را قطع می کند. مقاومت متغیر R11 برای تنظیم حدود دمای حفظ شده استفاده می شود.
ترمیستور MMT-4 در ترموستات استفاده می شود. ترانسفورماتور Tr بر روی هسته Ш12Х25 ساخته شده است. سیم پیچ I شامل 8000 دور سیم PEV-1 0.1، سیم پیچ II - 170 دور سیم PEV-1 0.4 است.

5.7. تنظیم حرارت برای انکوباتور
طرحی از یک رله حرارتی ساده و قابل اعتماد برای انکوباتور پیشنهاد شده است. با مصرف کم توان مشخص می شود، تولید گرما روی عناصر قدرت و مقاومت بالاست ناچیز است.
من طرحی را برای یک رله حرارتی ساده و قابل اعتماد برای انکوباتور پیشنهاد می کنم. این طرح برای چندین ماه کارکرد در عملیات مداوم تولید، آزمایش و تأیید شده است.
داده های تکنیکی:
ولتاژ تغذیه 220 ولت، 50 هرتز
قدرت بار فعال سوئیچینگ تا 150 وات.
دقت نگهداری دما ± 0.1 درجه سانتی گراد
محدوده کنترل دما از 24+ تا 45 درجه سانتیگراد.
نمودار شماتیک دستگاه


یک مقایسه کننده روی تراشه DA1 مونتاژ شده است. تنظیم دمای تنظیم شده توسط یک مقاومت متغیر R4 انجام می شود. سنسور دما R5 با یک سیم محافظ در عایق PVC از طریق فیلتر C1R7 برای کاهش تداخل به مدار متصل می شود. می توانید از یک سیم نازک دوتایی که در یک بسته پیچیده شده استفاده کنید. ترمیستور باید در یک لوله نازک PVC قرار گیرد.
خازن C2 بازخورد AC منفی ایجاد می کند. مدار از طریق یک تثبیت کننده پارامتریک ساخته شده بر روی دیود زنر VD1 از نوع D814A-D تغذیه می شود. خازن C3 یک فیلتر قدرت است. مقاومت بالاست R9 برای کاهش اتلاف توان از دو مقاومت متصل به سری 22 کیلو اهم 2 وات تشکیل شده است. برای همین منظور، کلید ترانزیستور VT1 از نوع KT605B، KT940A نه به دیود زنر، بلکه به آند تریستور VS1 متصل می شود.
پل یکسو کننده بر روی دیودهای VD2-VD5 از نوع KD202K, M, R مونتاژ شده است که بر روی رادیاتورهای آلومینیومی کوچک U شکل به ضخامت 1-2 میلی متر با مساحت 2-2.5 سانتی متر مربع نصب شده است. تریستور VS1 نیز بر روی آن نصب شده است. یک رادیاتور مشابه با مساحت 10-12 سانتی متر مربع
به عنوان بخاری، از لامپ های روشنایی HL1...HL4 استفاده می شود که به صورت سری موازی متصل می شوند تا عمر مفید را افزایش دهند و در صورت فرسودگی رشته یکی از لامپ ها موارد اضطراری را برطرف کنند.
کار طرحواره. هنگامی که دمای سنسور دما کمتر از سطح تعیین شده توسط پتانسیومتر R4 باشد، ولتاژ در پایه 6 تراشه DA1 نزدیک به ولتاژ تغذیه است. کلید ترانزیستور VT1 و تریستور VS1 باز است، هیتر HL1...HL4 به شبکه متصل است. به محض اینکه دما به یک سطح از پیش تعیین شده برسد، تراشه DA1 سوئیچ می شود، ولتاژ در خروجی آن نزدیک به صفر می شود، کلید تریستور بسته می شود و بخاری برق اصلی را خاموش می کند. هنگامی که بخاری خاموش می شود، دما شروع به کاهش می کند و هنگامی که از سطح تنظیم شده پایین می آید، کلید و بخاری دوباره روشن می شوند.
قطعات و تعویض آنها به عنوان DA1، می توانید از K140UD7، K140UD8، K153UD2 استفاده کنید (یادداشت ویرایشگر - تقریباً هر تقویت کننده یا مقایسه کننده عملیاتی این کار را می کند). خازن از هر نوع برای ولتاژ کاری مربوطه. ترمیستور R5 نوع MMT-4 (یا دیگری با TKS منفی). مقدار آن می تواند از 10 تا 50 کیلو اهم باشد. در این مورد، مقدار R4 باید یکسان باشد.

دستگاهی که از قطعات قابل تعمیر ساخته شده است بلافاصله شروع به کار می کند.
در حین آزمایش و بهره برداری، قوانین ایمنی باید رعایت شود، زیرا دستگاه دارای اتصال گالوانیکی با شبکه است.

5.8. ترموستات
ترموستات برای حفظ دما در محدوده 25-45 درجه سانتیگراد با دقت کمتر از 0.05 درجه سانتیگراد طراحی شده است. با سادگی آشکار مدار، این ترموستات یک مزیت بدون شک نسبت به موارد مشابه دارد: هیچ عنصری در مدار وجود ندارد که در حالت کلیدی کار کند. بنابراین، می توان از نویز ضربه ای که هنگام تعویض بارها با مصرف جریان قابل توجهی رخ می دهد جلوگیری کرد.


عناصر گرمایشی مقاومت های سیمی (10 اهم، 10 وات) و یک ترانزیستور کنترلی P217V هستند (می توان آن را با هر ترانزیستور سیلیکونی rpp مدرن جایگزین کرد). یخچال - رادیاتور. ترمیستور (MMT-4 3.3 Kom) به یک فنجان مسی لحیم شده است، که در آن شیشه ای با دمای کنترل شده وارد می شود. لازم است چندین لایه عایق حرارتی دور فنجان بپیچید و یک درب عایق حرارتی روی شیشه ایجاد کنید.
مدار از منبع تغذیه آزمایشگاهی تثبیت شده تغذیه می شود. هنگامی که مدار روشن می شود، گرمایش شروع می شود که توسط یک LED قرمز سیگنال می شود. با رسیدن به دمای تنظیم شده، روشنایی LED قرمز کاهش می یابد و نور سبز شروع به درخشش می کند. پس از پایان فرآیند "تمام شدن" دما، هر دو LED با شدت کامل می درخشند - دما تثبیت شده است.
کل مدار داخل یک رادیاتور آلومینیومی U شکل قرار دارد. بنابراین، تمام عناصر مدار نیز تحت کنترل دما هستند که دقت دستگاه را افزایش می دهد.

5.9. تنظیم کننده دما، نور یا ولتاژ
این کنترلر الکترونیکی ساده، بسته به سنسور مورد استفاده، می تواند به عنوان کنترل کننده دما، نور یا ولتاژ عمل کند. این دستگاه به عنوان اساس در نظر گرفته شد، که در مقاله I. Nechaev "تنظیم کننده های دمای نوک آهن های لحیم کاری شبکه" ("رادیو"، 1992، شماره 2 - 3، ص 22) منتشر شد. اصل عملکرد آن با آنالوگ تنها از این جهت متفاوت است که آستانه ترانزیستور VT1 توسط مقاومت R5 تنظیم می شود.


تنظیم کننده برای رتبه بندی عناصر اعمال شده مهم نیست. با ولتاژ تثبیت دیود زنر VD1 از 8 تا 15 ولت کار می کند. مقاومت ترمیستور R4 در محدوده 4.7 تا 47 کیلو اهم است، مقاومت متغیر R5 از 9.1 تا 91 کیلو اهم است. ترانزیستورهای VT1، VT2 هر ساختار سیلیکونی کم مصرف p-p-p و p-p-p هستند، به عنوان مثال، سری KT361 و KT315 با هر شاخص حروف. خازن C1 می تواند ظرفیت 0.22 ... 1 میکروفاراد و C2 - 0.5 ... 1 میکروفاراد داشته باشد. دومی باید برای ولتاژ کاری حداقل 400 ولت طراحی شود.
دستگاهی که به درستی مونتاژ شده نیازی به تنظیم ندارد. برای اینکه بتواند عملکردهای یک دیمر را انجام دهد، ترمیستور R4 باید با یک مقاومت نوری یا فوتودیود متصل به سری با یک مقاومت جایگزین شود که مقدار آن به صورت تجربی انتخاب می شود.
نسخه نویسنده طرح شرح داده شده در اینجا برای کنترل دما در دستگاه جوجه کشی خانگی استفاده می شود، بنابراین، برای افزایش قابلیت اطمینان، هنگامی که trinistor VS1 باز است، لامپ های روشنایی به بار متصل می شوند (چهار لامپ موازی با توان 60). W برای ولتاژ 220 ولت) در حرارت کامل بسوزد. هنگام کارکردن دستگاه در حالت دیمر، یکسو کننده پل VD2-VD5 باید به نقاط A-B متصل شود. دیودهای آن بسته به قدرت تنظیم شده انتخاب می شوند.
هنگام کار با رگولاتور، رعایت اقدامات ایمنی الکتریکی مهم است: باید در یک محفظه پلاستیکی قرار داده شود، دسته مقاومت R5 باید از مواد عایق ساخته شده باشد و از عایق الکتریکی خوب ترمیستور R4 اطمینان حاصل شود.

5.10. تامین لامپ روز با جریان مستقیم
در این دستگاه ها، یک جفت کنتاکت اتصال از هر رشته را می توان به هم متصل کرد و به مدار "خود" متصل کرد - سپس حتی یک لامپ با رشته های سوخته در لامپ کار می کند.


نمودار یک نوع دستگاه طراحی شده برای تغذیه یک لامپ فلورسنت با توان 40 وات یا بیشتر در شکل نشان داده شده است. . در اینجا، یکسو کننده پل بر روی دیودهای VD1-VD4 ساخته شده است. و خازن های "شروع" C2، C3 از طریق ترمیستورهای R1، R2 با ضریب مقاومت دمایی مثبت شارژ می شوند. علاوه بر این، در یک نیم چرخه، خازن C2 (از طریق ترمیستور R1 و دیود VD3) و در دیگری - C3 (از طریق ترمیستور R2 و دیود VD4) شارژ می شود. ترمیستورها جریان شارژ خازن ها را محدود می کنند. از آنجایی که خازن ها به صورت سری به هم متصل می شوند، ولتاژ لامپ EL1 برای احتراق آن کافی است.
اگر ترمیستورها با دیودهای پل در تماس حرارتی باشند، با گرم شدن دیودها مقاومت آنها افزایش می یابد که باعث کاهش جریان شارژ می شود.


سلف، که به عنوان یک مقاومت بالاست عمل می کند، در دستگاه های قدرت در نظر گرفته شده ضروری نیست و می توان آن را با یک لامپ رشته ای جایگزین کرد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. . هنگامی که دستگاه به شبکه متصل می شود، لامپ EL1 و ترمیستور R1 گرم می شوند. ولتاژ متناوب در ورودی پل دیود VD3 افزایش می یابد. خازن های C1 و C2 از طریق مقاومت های R2، R3 شارژ می شوند. هنگامی که ولتاژ کل در آنها به ولتاژ احتراق لامپ EL2 می رسد، خازن ها به سرعت تخلیه می شوند - این امر توسط دیودهای VD1، VD2 تسهیل می شود.
با تکمیل یک لامپ رشته ای معمولی با این لامپ فلورسنت، می توان روشنایی عمومی یا محلی را بهبود بخشید. برای یک لامپ 20 وات EL2، EL1 باید 75 وات یا 100 وات باشد، اگر EL2 80 وات باشد، EL1 باید 200 وات یا 250 وات باشد. در نسخه دوم، حذف مدارهای شارژ-تخلیه از مقاومت های R2، R3 و دیودهای VD1، VD2 از دستگاه مجاز است.

این پایان بررسی من در مورد THERMORESTORS است.
چند کلمه در مورد یکی دیگر از اجزای رادیویی - وریستور.
من قصد ندارم مقاله جداگانه ای در مورد او بنویسم، بنابراین - به طور خلاصه:
VARISTOR همچنین یک مقاومت نیمه هادی است که مقاومت آن به ولتاژ اعمال شده بستگی دارد. علاوه بر این، با افزایش ولتاژ، مقاومت وریستور کاهش می یابد. همه چیز ابتدایی است. هرچه قدرت میدان الکتریکی خارجی بیشتر باشد ، الکترون های بیشتری از پوسته اتم "شکست" می شود ، سوراخ های بیشتری تشکیل می شود - تعداد حامل های بار آزاد افزایش می یابد ، رسانایی نیز افزایش می یابد و مقاومت کاهش می یابد. این در صورتی است که نیمه هادی خالص باشد. در عمل، همه چیز بسیار پیچیده تر است. تیریت، ویلیت، لاتین، سیلیت مواد نیمه هادی بر پایه کاربید سیلیکون هستند. اکسید روی یک ماده جدید برای وریستورها است. همانطور که می بینید، هیچ نیمه هادی خالصی در اینجا وجود ندارد.


وریستور دارای خاصیت کاهش شدید مقاومت خود از واحدهای GOhm (GigaOhm) به ده ها اهم با افزایش ولتاژ اعمال شده به آن بالاتر از مقدار آستانه است. با افزایش بیشتر ولتاژ، مقاومت حتی بیشتر کاهش می یابد. به دلیل عدم وجود جریان های دنباله دار در هنگام تغییر ناگهانی ولتاژ اعمال شده، وریستورها عنصر اصلی برای تولید دستگاه های حفاظت از ولتاژ هستند.


روی این آشنایی با خانواده مقاومت ها را می توان کامل دانست.

بازگشتبه صفحه RADIOcomponents