Термистори - Физически основи на предаватели
Термистори
Термисторът е проводник или полупроводник, чието съпротивление зависи в голяма степен от температурата. Повечето химически чисти метали имат положителен температурен коефициент на съпротивление, TCR. За производството на термистори се използват материали, които имат:
линейна зависимост на съпротивлението от температурата;
инертност към влиянията на околната среда;
добра възпроизводимост на свойствата.
Тези материали основно включват платина и мед. Също така се използват волфрам и никел.
Платиновите термистори се използват в температурния диапазон от -200 0 до +650 0 C и повече. Медните термистори се използват в температурния диапазон от -50 0 до +200 0 C. При по-високи температури медта се окислява. Зависимостта на съпротивлението от температурата на платиновите термистори е почти линейна. Когато изчислявате съпротивлението, използвайте формулата:
където а = 3.96847 · 10 -3 1/град; b = -5,847 10 7 1/град. T - температура 0 С
За медни термистори тази зависимост има вида:
където a = 4,26 · 10 -3 1/deg; R0 - съпротивление при 0 0 С
За повечето чисти метали, а? 4 · 10 -3 1/град.
Полупроводниковите термистори имат по-висока чувствителност. Температурен коефициент на съпротивление на полупроводниковите термистори 3 · 10 -2 - 4 · 10 -2 1/град. Той е отрицателен и намалява пропорционално на квадрата на абсолютната температура.
В тесен температурен диапазон зависимостта на съпротивлението от температурата на полупроводниковите термистори се изразява чрез уравнението:
R = A exp или lnR = A +, (10)
където A и B са постоянни коефициенти в зависимост от физическите свойства на проводника.
За производството на полупроводникови термистори се използват кристали на някои метали (например германий) и титанови оксиди, магнезий, никел, мед и др.
Формата, размерите и конструктивните особености на полупроводниковите термистори са много разнообразни: те са направени под формата на дискове, миниатюрни мъниста, плоски правоъгълници и т.н.
В зависимост от вида на използвания полупроводников материал и размерите на чувствителния елемент, първоначалното съпротивление на термисторите варира от няколко Ома до десетки Мег. Ако вземем проста електрическа верига, състояща се от последователно свързан термистор и линеен резистор, чиято стойност не зависи от температурата, и приложим напрежение към тази верига, тогава в нея ще се установи определен ток I. от спада на напрежението на термистора при този ток в стабилно състояние е характеристика на токовото напрежение на термистора. Характеристиката на токовото напрежение се състои от три основни секции. Средният участък далеч не е линеен и показва, че с увеличаване на тока температурата на термистора се увеличава, а неговото съпротивление (поради увеличаване на броя на електроните и отворите за проводимост в полупроводниковия материал) намалява. С по-нататъшно увеличаване на тока, намаляването на съпротивлението се оказва толкова значително, че увеличаването на тока води до намаляване на напрежението в термистора. Това позволява използването на някои видове термистори за стабилизация на напрежението. Характеристика на верига, съдържаща термистор и линеен резистор, е рязко, рязко увеличаване или намаляване на тока, причинено от промяна в съпротивлението на термистора. Това явление се нарича релеен ефект. Ефектът на релето може да възникне в резултат на промяна в температурата на околната среда или напрежението, приложено към веригата. С повишаване на температурата на околната среда от Т1 до Т2, токът първоначално се увеличава плавно, а след това, с леко повишаване на температурата, се увеличава рязко и стабилно запазва стойността си при постоянна температура. Това явление се нарича ефект на директно реле. Намаляването на температурата води до постепенно и накрая до рязко намаляване на тока. Това явление се нарича обратен релеен ефект. Релейният ефект се използва в различни схеми за термична защита, температурни аларми, автоматичен контрол на температурата. В допълнение към характеристиката на токовото напрежение, най-важната характеристика на термистора е зависимостта на неговото съпротивление от температурата (температурна характеристика). Най-важните параметри на термисторите са: номинално (студено) съпротивление - съпротивление на работното тяло на термистора при температура на околната среда 20 ° С и температурният коефициент на съпротивление, което изразява в проценти изменението на абсолютната стойност на съпротивлението на работното тяло на термистора при промяна на температурата с 1 ° С