Wat is 'n termistor?

Wat is 'n termistor?

Termistor definisie

'n Termistor (of temperatuurweerstand) word gedefinieer as 'n weerstand waarvan die elektriese weerstand beduidend verander met veranderinge in temperatuur.

Termistore funksioneer as 'n passiewe komponent in 'n skakeling. Hulle is 'n akkurate, goedkope en robuuste manier om temperatuur te meet.

Alhoewel termistore nie effektief is by ekstreme temperature nie, word hulle vir baie toepassings as voorkeursensor gebruik.

Termistore is ideaal wanneer 'n presiese temperatuurleesing vereis word. Die skakelsimbool vir 'n termistor word hieronder gewys:

Toepassings van termistore

Termistore het 'n verskeidenheid toepassings. Hulle word wyd gebruik as 'n manier om temperatuur te meet as 'n termistor termometer in baie verskillende vloeistowwe en omgewingstemperature. Sommige van die mees algemene toepassings van termistore sluit in:

• Digitale thermometer (termostate)

• Motorindustrie-toepassings (om olie- en koelvloeistoftemperature in motors & vrugte te meet)

• Huishoudelike toestelle (soos mikrogolfoond, yskaste en oewe)

• Skakelbeskerming (bv. stormbeskerming)

• Oplaadbare batterye (om die korrekte batterijtemperatuur te handhaaf)

• Om die termiese geleidigheid van elektriese materiale te meet

• Nuttig in baie basiese elektroniese skakelinge (bv. as deel van 'n beginner Arduino starter kit)

• Temperatuur-kompensasie (bv. behou weerstand om vir effekte veroorsaak deur veranderinge in temperatuur in 'n ander deel van die skakeling te kompenseer)

• Gebruik in wheatstone brugsirkusse

Werkprinsipe

Die werkprinsipe van 'n termistor is dat sy weerstand afhanklik is van sy temperatuur. Ons kan die weerstand van 'n termistor met 'n ohmmeter meet.

Deur te verstaan hoe temperatuurveranderinge die weerstand van 'n termistor beïnvloed, kan ons sy weerstand meet om die temperatuur te bepaal.

Hoeveel die weerstand verander, hang af van die tipe materiaal wat in die termistor gebruik word. Die verhouding tussen die temperatuur en weerstand van 'n termistor is nie-liniêr. 'n Tipiese termistorgrafiek word hieronder gewys:

As ons 'n termistor met die bo-temperatuurgrafiek gehad het, kon ons eenvoudig die weerstand gemete deur die ohmmeter met die temperatuur op die grafiek uitlyn.

Deur 'n horisontale lyn oor vanaf die weerstand op die y-as te trek, en 'n vertikale lyn af van waar hierdie horisontale lyn die grafiek kruis, kan ons dus die temperatuur van die termistor aflei.

Termistor tipes

Daar is twee tipes termistore:

• Negatiewe Temperatuur Koëffisiënt (NTC) Termistor

• Positiewe Temperatuur Koëffisiënt (PTC) Termistor

NTC Termistor

In 'n NTC termistor neem die weerstand af as die temperatuur styg, en omgekeerd. Hierdie inverse verhouding maak NTC termistore die mees algemene tipe.

Die verhouding tussen weerstand en temperatuur in 'n NTC termistor word geregieer deur die volgende uitdrukking:

• RT is die weerstand by temperatuur T (K)

• R0 is die weerstand by temperatuur T0 (K)

• T0 is die verwysingstemperatuur (normaalweg 25oC)

• β is 'n konstante, sy waarde is afhanklik van die eienskappe van die materiaal. Die nominale waarde word as 4000 geneem.

As die waarde van β hoog is, dan sal die weerstand–temperatuurverhouding baie goed wees. 'n Hoër waarde van β beteken 'n hoër variasie in weerstand vir dieselfde temperatuurstyg – dus het jy die sensitiviteit (en dus akkuraatheid) van die termistor verhoog.

Van die vergelyking kan ons die weerstand temperatuurkoëffisiënt bepaal, wat die termistor se sensitiviteit aandui.

Hierbo kan ons duidelik sien dat die αT 'n negatiewe teken het. Hierdie negatiewe teken dui die negatiewe weerstand-temperatuureienskappe van die NTC termistor aan.

As β = 4000 K en T = 298 K, dan is die αT = –0.0045/oK. Dit is baie hoër as die sensitiviteit van platinum RTD. Dit sou in staat wees om baie klein veranderinge in temperatuur te meet.

Dit is egter moontlik om alternatiewe vorme van swaar gedoseerde termistore beskikbaar (teen hoë koste) wat 'n positiewe temperatuurkoëffisiënt het.

Die uitdrukking (1) is so dat dit nie moontlik is om 'n lineêre benadering tot die kromme oor selfs 'n klein temperatuurbereik te maak nie, en dus is die termistor 'n duidelik nie-lineêre sensor.

PTC Termistor

'n PTC termistor het die omgekeerde verhouding tussen temperatuur en weerstand. Wanneer die temperatuur styg, styg die weerstand.

En wanneer die temperatuur daal, daal die weerstand. Dus in 'n PTC termistor is temperatuur en weerstand inversioneel eweredig.

Alhoewel PTC termistore nie so algemeen is as NTC termistore nie, word hulle dikwels as 'n vorm van skakelbeskerming gebruik. Soortgelyk aan die funksie van veer, kan PTC termistore as stroombeperkende toestelle dien.

Wanneer stroom deur 'n toestel gaan, sal dit 'n klein hoeveelheid resistiewe verhitting veroorsaak. As die stroom groot genoeg is om meer hitte te genereer as wat die toestel na sy omgewing kan verloor, dan verhit die toestel.

In 'n PTC termistor, sal hierdie verhitting ook die weerstand laat styg. Dit skep 'n self-versterkende effek wat die weerstand opjaag, dus stroom beperk. Op hierdie manier, funksioneer dit as 'n stroombeperkende toestel – beskerm die skakeling.

Termistor eienskappe

Die verhouding wat die eienskappe van 'n termistor regeer, word hieronder gegee as:

• R1 = weerstand van die termistor by absolute temperatuur T1[^oK]

• R2 = weerstand van die termistor by temperatuur T2 [^oK]

• β = konstante afhangende van die materiaal van die transduser (bv. 'n oscillator transduser)

Ons kan in die vergelyking hierbo sien dat die verhouding tussen temperatuur en weerstand hoogs nie-liniêr is. 'n Standaard NTC termistor wys gewoonlik 'n negatiewe termiese weerstand temperatuurkoëffisiënt van ongeveer 0.05/^oC.

Termistor konstruksie

Om 'n termistor te maak, word twee of meer halfgeleider poeders gemaak van metalliese oxide, gemeng met 'n binder om 'n slurry te vorm.

Kleine druppels van hierdie slurry word oor die voervure gevorm. Vir droogdoeleindes, moet ons dit in 'n sinteerovens sit.

Tydens hierdie proses, sal die slurry insink op die voervure om 'n elektriese verbinding te maak.

Hierdie verwerkte metalliese oxide word sigel deur 'n glaslaag daarop te plaas. Hierdie glaslaag gee 'n waterdichte eienskap aan die termistore – help om hul stabiliteit te verbeter.