Для чего нужен термистор: Использование термисторов для ограничения бросков тока в источниках питания – Терморезистор (термистор)- что такое и где применяется, параметры и конструкция

Термистор — электронный компонент, области применения, для чего нужен

Термистор (терморезистор, temperature-sensitive resistor — eng.) – резистор на основе полупроводника, значительно уменьшающий своё сопротивление при понижении температуры. На основе этих данных можно измерять температуру в понятном для микроконтроллёров виде.

Основным материалом для изготовления термистора (с отрицательным ТКС*) служат поликристаллические оксидные полупроводники (окислы металлов).

Существует также разновидность терморезисторов (с положительным ТКС*) – позисторы. Их получают из титана вкупе с бариевой керамикой и редкоземельными металлами. Значительно увеличивают сопротивление при увеличении температуры. Основное применение – температурная стабилизация устройств на транзисторах.

Термистор изобретён

Самуэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году.

Термисторы применяются в микроэлектронике для контроля температур, тяжёлой промышленности, мобильных измерительных устройствах, выполняют функцию защиты импульсных блоков питания от больших зарядных токов конденсаторов & etc.

Очень часто встречаются на компьютерных комплектующих.

Позволяют измерять температуру процессоров, оперативной памяти, видеокарт, систем питания, чипсетов, жёстких дисков и прочих компонентов. Довольно надёжны, хотя не редок заводской брак, когда температура смещена на несколько десятков градусов, либо вообще находится в минусе.

Существуют также термисторы с собственным встроенным подогревом. Служат для ручного включения подогрева и подачи сигнала с резистора о изменении сопротивления, либо для

контроля подачи питания сети (при отключении резистор перестанет нагреваться и изменит сопротивление).

Формы и размеры термисторов могут быть разными (диски, бусинки, цилиндры & etc).

Основными характеристиками полупроводникового термистора являются: ТКС*, диапазон рабочих температур, максимально допустимая мощность рассеяния, номинальное сопротивление.

Термисторы (большинство) выносливы к различным температурам, механическим нагрузкам, к износу от времени, а при определённой обработке и к агрессивным химическим средам.

*Температурный Коэффициент Сопротивления

Термистор что это такое, для чего он нужен и чем можно заменить

Существует определённая путаница с определением того, что такое термистор. Это вызвано тем, что нередко с ним путают позистор, называя последний «PTC-термистором». На самом деле, это разные вещи, и служат они разным целям, поэтому стоит научиться различать эти элементы.

Что такое термистор

Термистором называется терморезистор, обладающий отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Другими словами, в отличие от позисторов, с повышением температуры сопротивление такого элемента не возрастает, а наоборот, падает.

Позистор и термисторПозистор и термистор

Внешнее отличие термистора от позистора

Изготавливают эти полупроводниковые температурные компоненты сопротивления из специальных материалов, обладающих гораздо более высокими характеристиками ТКС, нежели чистые металлы и сплавы. Как правило, для производства этих элементов применяются технологии порошковой металлургии, использующие оксиды определённых металлов и сложные сочетания компонентов, обладающих высокими резистивными свойствами.

Для чего нужен

Блок питания внутриБлок питания внутри

Термисторы используются в блоках питания для защиты от перегрева

Такие резисторы применяются главным образом для эффективного ограничения пускового тока при изменяющихся температурных режимах. Особенно это касается приборов и устройств, в которых принципиальное значение имеет точный контроль температурного режима. Эти элементы служат средством защиты от перегрева и перегрузок электротехнического и электронного оборудования и помогают предотвращать его выход из строя. Термисторы нашли широкое применение в следующих областях и сферах:

  • электротехника;
  • производство электронной и компьютерной техники;
  • приборостроение высокой точности.

Этот вид электротехнического оборудования легко можно встретить, например, на любой компьютерной материнской плате или в электронной начинке бытового домашнего электроприбора.

Чем можно заменить

ТермисторТермистор

Примерные размеры термистора

Несмотря на то что конструктивно элемент выглядит достаточно просто, заменить его каким-либо другим компонентом электротехнического оборудования весьма проблематично. Всё дело в том, что главной особенностью этого резистора является его способность изменять характеристики сопротивления при изменениях рабочей температуры. Кроме того, большое значение имеют и материалы, используемые в качестве резистивного наполнителя терморезистора.

Термисторы нашли широкое применение в электротехнике и электронике. По своей сути, это незаменимый элемент, поскольку он отличается своим поведением при изменениях температуры — при её повышении сопротивление элемента падает.

принцип действия, схемы и т.д.

Термистор — это чувствительный к изменениям температуры элемент, изготовленный из полупроводникового материала. Он ведет себя как резистор, чувствительный к изменениям температуры. Термин «термистор» — это сокращение от термочувствительного резистора. Полупроводниковый материал — это материал, который проводит электрический ток лучше, чем диэлектрик, но не так хорошо, как проводник.

ТермисторТермистор
Рекомендуем обратить внимание и на другие приборы для измерения температуры.

Принцип работы термистора

Подобно термометрам сопротивления термисторы используют изменения величины сопротивления в качестве основы измерений. Однако сопротивление термистора обратно пропорционально изменениям температуры, а не прямо пропорционально. По мере увеличения температуры вокруг термистора, его сопротивление понижается, а по мере понижения температуры его сопротивление увеличивается.

Хотя термисторы выдают такие же точные показания, как и термометры сопротивления, однако, термисторы чаще конструируются для измерений в более узком диапазоне. Например, диапазон измерений термометра сопротивления может быть в пределах от -32°F до 600°F, а термистор будет измерять от -10°F до 200°F. Диапазон измерений для конкретного термистора зависит от размера и типа полупроводникового материала, который в нем используется.

Как термометры, термисторы реагируют на изменения температуры пропорциональным изменением сопротивления, они оба часто используются в мостовых схемах.

Мостовая схема с термисторомМостовая схема с термистором

В данной цепи изменение температуры и обратно пропорциональная зависимость между температурой и сопротивлением термистора будет определять направление протекания тока. Иначе цепь будет функционировать таким же образом как в случае с термометром сопротивления. По мере изменения температуры термистора, изменяется его сопротивление и мост становится неуравновешенным. Теперь через прибор будет протекать ток, который можно будет измерить. Измеряемый ток можно преобразовать в единицы измерения температуры с помощью переводной таблицы, или откалибровав соответствующим образом шкалу.

Термистор Википедия

Условно-графическое обозначение терморезистора

Терморези́стор (термистор, термосопротивление) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры[1].

Терморезистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году[2].

Терморезисторы изготавливаются из материалов с высоким температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), который обычно на порядки выше, чем ТКС металлов и металлических сплавов.

Конструкция и разновидности терморезисторов[ | ]

Термисторы с аксиальными выводами Photo-Polyswitch.jpg Photo-Polyswitch.jpg

Резистивный элемент терморезистора изготавливают методом порошковой металлургии из оксидов, галогенидов, халькогенидов некоторых металлов, в различном конструктивном исполнении, например в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок, и размерами от 1—10 микрометров до нескольких сантиметров.

По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы) температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.

Терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC-термисторы) изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов (например, MnO, СoOx, NiO и CuO), полупроводников типа AIII BV, стеклообразных, легированных полупроводников (Ge и Si), и других материалов. PTC-термисторы изготовляют из твёрдых растворов на основе BaTiO3

, что даёт положительный ТКС.

Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.

Терморезисторы способны работать

Термистор — это… Что такое Термистор?

Датчик температуры на основе термистора Символ терморезистора, используемый в схемах Вольт-Амперная характеристика (ВАХ) для позистора. Зависимость сопротивления Термистора от температуры. 1:для R0

Термистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого существенно зависит от температуры.

Для термистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (в десятки раз превышающий этот коэффициент у металлов), простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени.

Терморезистор изготавливают в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок преимущественно методами порошковой металлургии. Их размеры могут варьироваться в пределах от 1—10 мкм до 1—2 см.

Основными параметрами терморезистора являются: номинальное сопротивление, температурный коэффициент сопротивления, интервал рабочих температур, максимально допустимая мощность рассеяния.

Термистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году и имеет патент США номер #2,021,491.

Различают терморезисторы с отрицательным (термисторы) и положительным (позисторы) ТКС.
Терморезисторы с отрицательным ТКС изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов (например, MnO, СoO?, NiO, CuO), легированных Ge и Si, полупроводников типа AIII BV, стеклообразных полупроводников и других материалов.

Различают терморезисторы низкотемпературные (рассчитанные на работу при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (170—510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Кроме того, существуют терморезисторы, предназначенные для работы при 4,2 К и ниже и при 900—1300 К. Наиболее широко используются среднетемпературные терморезисторы с ТКС от — 2,4 до −8,4 %/К и номинальным сопротивлением 1—106 Ом.

Режим работы терморезисторов зависит от того, на каком участке статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) выбрана рабочая точка. В свою очередь ВАХ зависит как от конструкции, размеров и основных параметров терморезистора, так и от температуры, теплопроводности окружающей среды, тепловой связи между терморезистором и средой. Терморезисторы с рабочей точкой на начальном (линейном) участке ВАХ используются для измерения и контроля температуры и компенсации температурных изменений параметров электрической цепей и электронных приборов. Терморезисторы с рабочей точкой на нисходящем участке ВАХ (с отрицательным сопротивлением) применяются в качестве пусковых реле, реле времени, измерителей мощности электро-магнитного излучения на СВЧ, стабилизаторов температуры и напряжения. Режим работы терморезистора, при котором рабочая точка находится также на ниспадающем участке ВАХ (при этом используется зависимость сопротивления терморезистора от температуры и теплопроводности окружающей среды), характерен для терморезисторов, применяемых в системах теплового контроля и пожарной сигнализации, регулирования уровня жидких и сыпучих сред; действие таких терморезисторов основано на возникновении релейного эффекта в цепи с терморезистором при изменении температуры окружающей среды или условий теплообмена терморезистора со средой.
Изготовляются также терморезисторы специальной конструкции — с косвенным подогревом. В таких терморезисторах имеется подогревная обмотка, изолированная от полупроводникового резистивного элемента (если при этом мощность, выделяющаяся в резистивном элементе, мала, то тепловой режим терморезистора определяется температурой подогревателя, то есть током в нём). Таким образом, появляется возможность изменять состояние терморезистора, не меняя ток через него. Такой терморезистор используется в качестве переменного резистора, управляемого электрически на расстоянии.

Из терморезисторов с положительным температурным коэффициентом наибольший интерес представляют терморезисторы, изготовленные из твёрдых растворов на основе BaTiO3. Такие терморезисторы обычно называют позисторами. Известны терморезисторы с небольшим положительным температурным коэффициентом (0,5—0,7 %/К), выполненные на основе кремния с электронной проводимостью; их сопротивление изменяется с температурой примерно по линейному закону. Такие терморезисторы используются, например, для температурной стабилизации электронных устройств на транзисторах.

Стоит отметить, что график изображённый на рисунке «Вольт-Амперная характеристика (ВАХ) для позистора.» некорректен, так как неправильно расположены оси — нужно поменять их местами. Для получения ВАХ термистора график необходимо повернуть влево на 90 градусов и инвертировать по вертикали.

Литература

  • Шефтель И Т., Терморезисторы
  • Мэклин Э. Д., Терморезисторы
  • Шашков А. Г., Терморезисторы и их применение
  • Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов — 4-е перераб. и доп. изд. — М.: Высшая школа, 1987. — С. 401-407. — 479 с. — 50 000 экз.

См. также

Категории:
  • Полупроводниковые приборы
  • Электронные компоненты
  • Датчики

Wikimedia Foundation. 2010.

это… Определение, принцип работы и обозначения

Термистор — это прибор, предназначенный для измерения температуры, и состоящий из полупроводникового материала, который при небольшом изменении температуры сильно изменяет свое сопротивление. Как правило, термисторы имеют отрицательные температурные коэффициенты, то есть их сопротивление падает с увеличением температуры.

Общая характеристика термистора

Дисковый термистор

Слово «термистор» — это сокращение от его полного термина: термически чувствительный резистор. Этот прибор является точным и удобным в использовании сенсором любых температурных изменений. В общем случае существует два типа термисторов: с отрицательным температурным коэффициентом и с положительным. Чаще всего для измерения температуры используют именно первый тип.

Обозначение термистора в электрической цепи приведено на фото.

Изображение термистора

Материалом термисторов являются оксиды металлов, обладающие полупроводниковыми свойствами. При производстве этим приборам придают следующую форму:

  1. дискообразную;
  2. стержневую;
  3. сферическую подобно жемчужине.

В основу работы термистора принцип сильного изменения сопротивления при небольшом изменении температуры положен. При этом при данной силе тока в цепи и постоянной температуре сохраняется постоянное напряжение.

Чтобы воспользоваться прибором, его подсоединяют в электрическую цепь, например, к мосту Уитстона, и измеряют силу тока и напряжение на приборе. По простому закону Ома R=U/I определяют сопротивление. Далее смотрят на кривую зависимости сопротивления от температуры, по которой точно можно сказать, какой температуре соответствует полученное сопротивление. При изменении температуры величина сопротивления резко изменяется, что обуславливает возможность определения температуры с высокой точностью.

Материал термисторов

Материал подавляющего большинства термисторов — это полупроводниковая керамика. Процесс ее изготовления заключается в спекании порошков нитридов и оксидов металлов при высоких температурах. В итоге получается материал, состав оксидов которого имеет общую формулу (AB)3O4 или (ABC)3O4, где A, B, C — металлические химические элементы. Чаще всего используют марганец и никель.

Если предполагается, что термистор будет работать при температурах меньших, чем 250 °С, тогда в состав керамики включают магний, кобальт и никель. Керамика такого состава показывает стабильность физических свойств в указанном температурном диапазоне.

Важной характеристикой термисторов является их удельная проводимость (обратная сопротивлению величина). Проводимость регулируется добавлением в состав полупроводниковой керамики небольших концентраций лития и натрия.

Процесс изготовления приборов

Приборы различного размера

Сферические термисторы изготавливаются путем нанесения их на две проволоки из платины при высокой температуре (1100 °С). После этого проволока режется для придания необходимой формы контактам термистора. Для герметизации на сферический прибор наносится стеклянное покрытие.

В случае же дисковых термисторов, процесс изготовления контактов заключается в нанесении на них металлического сплава из платины, палладия и серебра, и его последующая припайка к покрытию термистора.

Отличие от платиновых детекторов

Помимо полупроводниковых термисторов, существует другой тип детекторов температуры, рабочим материалом которых является платина. Эти детекторы изменяют свое сопротивление при изменении температуры по линейному закону. Для термисторов же эта зависимость физических величин носит совершенно иной характер.

Преимуществами термисторов в сравнении с платиновыми аналогами являются следующие:

  • Более высокая чувствительность сопротивления при изменении температуры во всем рабочем диапазоне величин.
  • Высокий уровень стабильности прибора и повторяемости полученных показаний.
  • Маленький размер, который позволяет быстро реагировать на температурные изменения.

Сопротивление термисторов

Цилиндрические термисторы

Эта физическая величина уменьшает свое значение при увеличении температуры, при этом важно учитывать рабочий температурный диапазон. Для температурных пределов от -55 °C до +70 °C применяют термисторы с сопротивлением 2200 — 10000 Ом. Для более высоких температур используют приборы с сопротивлением, превышающим 10 кОм.

В отличие от платиновых детекторов и термопар, термисторы не имеют определенных стандартов кривых сопротивления в зависимости от температуры, и существует широкое разнообразие выбора этих кривых. Это связано с тем, что каждый материал термистора, как датчика температуры, обладает собственным ходом кривой сопротивления.

Стабильность и точность

Эти приборы являются химически стабильными и не ухудшают свои рабочие характеристики со временем. Термисторы-датчики являются одними из самых точных приборов по измерению температуры. Точность их измерений во всем рабочем диапазоне составляет 0,1 — 0,2 °C. Следует иметь в виду, что большинство приборов работает в температурном диапазоне от 0 °C до 100 °C.

Основные параметры термисторов

Набор дисковых термисторов

Следующие физические параметры являются основными для каждого типа термисторов (приводится расшифровка наименований на английском языке):

  • R25 — сопротивление прибора в Омах при комнатной температуре (25 °С ). Проверить эту характеристику термистора просто с использованием мультиметра.
  • Tolerance of R25 — величина допуска отклонения сопротивления на приборе от его установленного значения при температуре 25 °С. Как правило, эта величина не превышает 20% от R25.
  • Max. Steady State Current — максимальное значение силы тока в Амперах, которое в течение продолжительного времени может протекать через прибор. Превышение этого значения грозит быстрым падением сопротивления и, как следствие, выходом термистора из строя.
  • Approx. R of Max. Current — эта величина показывает значение сопротивления в Омах, которое приобретает прибор при прохождении через него тока максимальной величины. Это значение должно быть на 1-2 порядка меньше, чем сопротивление термистора при комнатной температуре.
  • Dissip. Coef. — коэффициент, который показывает температурную чувствительность прибора к поглощаемой им мощности. Этот коэффициент показывает величину мощности в мВт, которую необходимо поглотить термистору, чтобы его температура увеличилась на 1 °C. Эта величина имеет важное значение, поскольку показывает, какую мощность нужно затратить, чтобы разогреть прибор до его рабочих температур.
  • Thermal Time Constant. Если термистор используется в качестве ограничителя пускового тока, то важно знать, за какое время он сможет остыть после выключения питания, чтобы быть готовым к новому его включению. Так как температура термистора после его выключения спадает согласно экспоненциальному закону, то вводят понятие «Thermal Time Constant» — время, за которое температура прибора уменьшится на 63,2% от величины разности рабочей температуры прибора и температуры окружающей среды.
  • Max. Load Capacitance in μF — величина емкости в микрофарадах, которую можно разряжать через данный прибор без его повреждения. Данная величина указывается для конкретного напряжения, например, 220 В.

Как проверить термистор на работоспособность?

Для грубой проверки термистора на его исправность можно воспользоваться мультиметром и обычным паяльником.

Первым делом следует включить на мультиметре режим измерения сопротивления и подключить выходные контакты термистора к клеммам мультиметра. При этом полярность не имеет никакого значения. Мультиметр покажет определенное сопротивление в Омах, его следует записать.

Затем нужно включить в сеть паяльник и поднести его к одному из выходов термистора. Следует быть осторожным, чтобы не сжечь прибор. Во время этого процесса следует наблюдать за показаниями мультиметра, он должен показывать плавно спадающее сопротивление, которое быстро установится на каком-то минимальном значении. Минимальное значение зависит от типа термистора и температуры паяльника, обычно, оно в несколько раз меньше измеренной в начале величины. В этом случае можно быть уверенным в исправности термистора.

Если сопротивление на мультиметре не изменилось или, наоборот, резко упало, тогда прибор является непригодным для его использования.

Заметим, что данная проверка является грубой. Для точного тестирования прибора необходимо измерять два показателя: его температуру и соответствующее сопротивление, а потом сравнивать эти величины с теми, что заявил производитель.

Области применения

Микросхема с термистором

Во всех областях электроники, в которых важно следить за температурными режимами, применяются термисторы. К таким областям относятся компьютеры, высокоточное оборудование промышленных установок и приборы для передачи различных данных. Так, термистор принтера 3D используется в качестве датчика, который контролирует температуру нагревательного стола либо головки для печати.

Одним из широко распространенных применений термистора является ограничение пускового тока, например, при включении компьютера. Дело в том, что в момент включения питания пусковой конденсатор, имеющий большую емкость, разряжается, создавая огромную силу тока во всей цепи. Этот ток способен сжечь всю микросхему, поэтому в цепь включают термистор.

Этот прибор на момент включения имел комнатную температуру и огромное сопротивление. Такое сопротивление позволяет эффективно снизить скачок силы тока в момент пуска. Далее прибор нагревается из-за проходящего по нему тока и выделения тепла, и его сопротивление резко уменьшается. Калибровка термистора такова, что рабочая температура компьютерной микросхемы приводит к практическому занулению сопротивления термистора, и падения напряжения на нем не происходит. После выключения компьютера, термистор быстро остывает и восстанавливает свое сопротивление.

Термистор 3D принтера

Таким образом, использование термистора для ограничения пускового тока является рентабельным и достаточно простым.

Примеры термисторов

В настоящее время в продаже имеется широкий ассортимент товаров, приведем характеристики и области использования некоторых из них:

  • Термистор B57045-K с гаечным креплением, имеет номинальное сопротивление 1 кОм с допуском 10%. Используется в качестве датчика измерения температуры в бытовой и автомобильной электроники.
  • Дисковый прибор B57153-S, обладает максимально допустимым током 1,8 А при сопротивлении 15 Ом при комнатной температуре. Используется в качестве ограничителя пускового тока.

ТЕРМИСТОР — это… Что такое ТЕРМИСТОР?

  • термистор — терморезистор Словарь русских синонимов. термистор сущ., кол во синонимов: 1 • терморезистор (2) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Три …   Словарь синонимов

  • ТЕРМИСТОР — то же, что терморезистор …   Большой Энциклопедический словарь

  • термистор — термистор; отрасл. термочувствительное сопротивление Теплоэлектрический полупроводниковый прибор, использующий зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры, предназначенный для регистрации изменения температуры… …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • термистор — термочувствительное сопротивление терморезистор — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы термочувствительное сопротивлениетерморезистор EN… …   Справочник технического переводчика

  • ТЕРМИСТОР — то же, что (см.) …   Большая политехническая энциклопедия

  • Термистор — Датчик температуры на основе термистора Символ терморезистора, используемый в схемах …   Википедия

  • термистор — то же, что терморезистор. * * * ТЕРМИСТОР ТЕРМИСТОР, то же, что терморезистор (см. ТЕРМОРЕЗИСТОР) …   Энциклопедический словарь

  • термистор — (гр. therme жар, тепло + англ. (res)istor сопротивление) термосопротивление полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого зависит от температуры; примен. в радиоэлектронике, автоматике, телемеханике. Новый словарь иностранных… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • термистор —  Thermistor  Термистор (терморезистор)   Полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого существенно убывает или возрастает с ростом температуры. Для термистора характерны большой температурный коэффициент сопротивления (в… …   Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. — М.

  • термистор — termistorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. thermal resistor; thermistor vok. Halbleiterwiderstand, m; Heißleiter, m; temperaturabhängiger Widerstand, m; Thermistor, m rus. термистор, m; терморезистор, m pranc. thermistance, f;… …   Automatikos terminų žodynas

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *