Развитие электроники с каждым годом набирает обороты. Но, несмотря на новые изобретения, в электрических схемах надёжно работают устройства, сконструированные ещё в начале XX века. Один из таких приборов — термистор. Форма и назначение этого элемента настолько разнообразны, что быстро отыскать его в схеме удаётся только опытным работникам сферы электротехники. Понять, что такое термистор, можно лишь владея знаниями о строении и свойствах проводников, диэлектриков и полупроводников.
Описание прибора
Датчики температуры широко используются в электротехнике. Почти во всех механизмах применяются аналоговые и цифровые микросхемы термометров, термопары, резистивные датчики и термисторы. Приставка в названии прибора говорит о том, что термистор — это такое устройство, которое зависит от влияния температуры. Количество тепла в окружающей среде — главенствующий показатель в его работе. Благодаря нагреванию или охлаждению, меняются параметры элемента, появляется сигнал, доступный для передачи на механизмы контроля или измерения.
Термистор — это прибор электроники, у которого значения температуры и сопротивления связаны обратной пропорциональностью.
Существуют и другое его название — терморезистор. Но это не вполне правильно, так как на самом деле термистор является одним из подвидов терморезистора. Изменение теплоты может влиять на сопротивление резистивного элемента двумя способами: либо увеличивая его, либо уменьшая.
Поэтому термосопротивления по температурному коэффициенту подразделяются на РТС (положительные) и NTC (отрицательные). РТС — резисторы получили название позисторов, а NTC — термисторов.
Отличие РТС и NTC приборов состоит в изменении их свойств при воздействии климатических условий. Сопротивление позисторов прямо пропорционально количеству тепла в окружающей среде. При нагреве NTC — приборов его значение уменьшается.
Таким образом, повышение температуры позистора приведёт к росту его сопротивления, а у термистора — к падению.
Вид терморезистора на электрических принципиальных схемах похож на обыкновенный резистор. Отличительной чертой является прямая под наклоном, которая перечёркивает элемент. Тем самым показывая, что сопротивление не постоянно, а может изменяться в зависимости от увеличения или уменьшения температуры в окружающей среде.
Основное вещество для создания позисторов — титанат бария. Технология изготовления NTC — приборов более сложная из-за смешивания различных веществ: полупроводников с примесями и стеклообразных оксидов переходных металлов.
Классификация термисторов
Габариты и конструкция терморезисторов различны и зависят от области их применения.
Форма термисторов может напоминать:
плоскую пластину;- диск;
- стержень;
- шайбу;
- трубку;
- бусинку;
- цилиндр.
Самые маленькие терморезисторы в виде бусинок. Их размеры меньше 1 миллиметра, а характеристики элементов отличаются стабильностью. Недостатком является невозможность взаимной подмены в электрических схемах.
Классификация терморезисторов по числу градусов в Кельвинах:
- сверх высокотемпературные — от 900 до 1300;
- высокотемпературные — от 570 до 899;
- среднетемпературные — от 170 до 510;
- низкотемпературные — до 170.
Максимальный нагрев хоть и допустим для термоэлементов, но сказывается на их работе ухудшением качества и появлением значительной погрешности в показателях.
Технические характеристики и принцип действия
Выбор терморезистора для контролирующего или измерительного механизма проводят по номинальным паспортным или справочным данным. Принцип действия, основные характеристики и параметры термисторов и позисторов похожи. Но некоторые отличия все же существуют.
РТС — элементы оцениваются тремя определяющими показателями: температурной и статической вольт — амперной характеристикой, термическим коэффициентом сопротивления (ТКС).
У термистора список более широкий.
Помимо параметров, аналогичных позистору, показатели следующие:
- номинальное сопротивление;
- коэффициенты рассеяния, энергетической чувствительности и температуры;
- постоянная времени;
- температура и мощность по максимуму.
Из этих показателей основными, которые влияют на выбор и оценивание термистора, являются:
- номинальное сопротивление;
- термический коэффициент сопротивления;
- мощность рассеяния;
- интервал рабочей температуры.
Номинальное сопротивление определяется при конкретной температуре (чаще всего двадцать градусов Цельсия). Его значение у современных терморезисторов колеблется в пределах от нескольких десятков до сотен тысяч ом.
Допустима некоторая погрешность значения номинального сопротивления. Она может составлять не более 20% и должна быть указана в паспортных данных прибора.
ТКС зависит от теплоты. Он устанавливает величину изменения сопротивления при колебании температуры на одно деление. Индекс в его обозначении указывает на количество градусов Цельсия либо Кельвина в момент измерений.
Выделение теплоты на детали появляется из-за протекания по ней тока при включении в электрическую цепь. Мощность рассеяния — величина, при которой резистивный элемент разогревается от 20 градусов Цельсия до максимально допустимой температуры.
Интервал рабочей температуры показывает такое её значение, при котором прибор работает длительное время без погрешностей и повреждений.
Принцип действия термосопротивлений основан на изменении их сопротивления под влиянием теплоты.
Происходит это по нескольким причинам:
- из-за фазового превращения;
- ионы с непостоянной валентностью более энергично обмениваются электронами;
- сосредоточенность заряженных частиц в полупроводнике распределяется другим образом.
Термисторы используются в сложных устройствах, которые применяются в промышленности, сельском хозяйстве, схемах электроники автомобилей. А также встречаются в приборах, которые окружают человека в быту — стиральных, посудомоечных машинах, холодильниках и другом оборудовании с контролем температуры.
