थर्मिस्टर क्या है?

थर्मिस्टर क्या है?

थर्मिस्टर की परिभाषा

थर्मिस्टर (या थर्मल रेजिस्टर) को ऐसा रेजिस्टर माना जाता है जिसका विद्युत प्रतिरोध तापमान में परिवर्तन के साथ उल्लेखनीय रूप से बदलता है।

थर्मिस्टर सर्किट में एक पासिव घटक के रूप में कार्य करता है। यह तापमान मापन का एक सटीक, सस्ता और शक्तिशाली तरीका है।

हालांकि थर्मिस्टर चरम तापमानों में प्रभावी नहीं होते, फिर भी वे कई अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा सेंसर हैं।

थर्मिस्टर तब आदर्श होते हैं जब एक सटीक तापमान पढ़ाव की आवश्यकता होती है। नीचे थर्मिस्टर का सर्किट प्रतीक दिखाया गया है:

थर्मिस्टर के उपयोग

थर्मिस्टर के विभिन्न अनुप्रयोग हैं। वे अनेक प्रकार के तरल और वातावरणीय हवा के वातावरणों में तापमान मापन के लिए थर्मिस्टर थर्मोमीटर के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। थर्मिस्टरों के कुछ सबसे सामान्य उपयोग इस प्रकार हैं:

• डिजिटल थर्मोमीटर (थर्मोस्टैट)

• ऑटोमोबाइल अनुप्रयोग (कारों और ट्रकों में तेल और कूलेंट तापमान मापन)

• घरेलू उपकरण (जैसे माइक्रोवेव, फ्रिज, और ओवन)

• सर्किट सुरक्षा (जैसे सर्ज सुरक्षा)

• चार्ज करने वाली बैटरी (सही बैटरी तापमान को बनाए रखना सुनिश्चित करता है)

• विद्युत सामग्रियों की ऊष्मीय चालकता मापन

• कई मूल विद्युत सर्किटों में उपयोगी (जैसे एक शुरुआती अर्ड्यूइनो स्टार्टर किट का हिस्सा के रूप में)

• तापमान की संतुलन (अर्थात् तापमान में परिवर्तन के कारण सर्किट के अन्य हिस्से में होने वाले प्रभावों को संतुलित करने के लिए प्रतिरोध को बनाए रखना)

• व्हीटस्टोन ब्रिज सर्किट में उपयोग

कार्य सिद्धांत

थर्मिस्टर का कार्य सिद्धांत यह है कि इसका प्रतिरोध इसके तापमान पर निर्भर करता है। हम ऑहममीटर का उपयोग करके थर्मिस्टर का प्रतिरोध माप सकते हैं।

थर्मिस्टर के प्रतिरोध पर तापमान के परिवर्तनों के प्रभाव को समझकर, हम इसका प्रतिरोध मापकर तापमान का निर्धारण कर सकते हैं।

प्रतिरोध में कितना परिवर्तन होता है, इस पर थर्मिस्टर में उपयोग किए जाने वाले सामग्री के प्रकार पर निर्भर करता है। थर्मिस्टर के तापमान और प्रतिरोध के बीच का संबंध गैर-रैखिक होता है। नीचे एक आम थर्मिस्टर ग्राफ दिखाया गया है:

अगर हमारे पास ऊपर दिखाए गए तापमान ग्राफ वाला थर्मिस्टर हो, तो हम सिर्फ ऑहममीटर द्वारा मापे गए प्रतिरोध को ग्राफ पर दिखाए गए तापमान के साथ लाइन अप कर सकते हैं।

y-अक्ष पर प्रतिरोध से एक क्षैतिज रेखा खींचकर, और इस क्षैतिज रेखा के ग्राफ से छेदन के बिंदु से एक ऊर्ध्वाधर रेखा नीचे खींचकर, हम थर्मिस्टर का तापमान निकाल सकते हैं।

थर्मिस्टर के प्रकार

थर्मिस्टर के दो प्रकार होते हैं:

• नकारात्मक तापमान गुणांक (NTC) थर्मिस्टर

• धनात्मक तापमान गुणांक (PTC) थर्मिस्टर

NTC थर्मिस्टर

एक NTC थर्मिस्टर में, तापमान बढ़ने पर प्रतिरोध घटता है, और इसके विपरीत। यह व्युत्क्रम संबंध NTC थर्मिस्टर को सबसे सामान्य प्रकार बनाता है।

NTC थर्मिस्टर में प्रतिरोध और तापमान के बीच का संबंध निम्न व्यंजक द्वारा नियंत्रित होता है:

• RT तापमान T (K) पर प्रतिरोध है

• R0 तापमान T0 (K) पर प्रतिरोध है

• T0 संदर्भ तापमान (आमतौर पर 25oC) है

• β एक स्थिरांक है, इसका मान सामग्री के विशेषताओं पर निर्भर करता है। नामित मान 4000 लिया जाता है।

यदि β का मान उच्च है, तो प्रतिरोध-तापमान संबंध बहुत अच्छा होगा। एक उच्च मान वाले β का मतलब है कि एक ही तापमान में वृद्धि के लिए प्रतिरोध में अधिक परिवर्तन होगा - इसलिए आपने थर्मिस्टर की संवेदनशीलता (और इसलिए सटीकता) बढ़ा दी है।

समीकरण से, हम प्रतिरोध तापमान गुणांक निर्धारित कर सकते हैं, जो थर्मिस्टर की संवेदनशीलता को दर्शाता है।

ऊपर हम स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि αT का ऋणात्मक चिह्न है। यह ऋणात्मक चिह्न NTC थर्मिस्टर के ऋणात्मक प्रतिरोध-तापमान विशेषताओं को दर्शाता है।

यदि β = 4000 K और T = 298 K, तो αT = –0.0045/oK। यह प्लेटिनम RTD की संवेदनशीलता से बहुत अधिक है। यह तापमान में बहुत छोटे परिवर्तनों को मापने में सक्षम होगा।

हालांकि, विकल्पी रूप से भारी रूप से डोपित थर्मिस्टर अब उपलब्ध हैं (उच्च लागत पर) जिनका धनात्मक तापमान गुणांक है।

समीकरण (1) इस प्रकार है कि यह छोटे तापमान विस्तार पर भी वक्र के लिए रैखिक अनुमान बनाना संभव नहीं है, और इसलिए थर्मिस्टर बहुत निश्चित रूप से एक गैर-रैखिक सेंसर है।

PTC थर्मिस्टर

PTC थर्मिस्टर में तापमान और प्रतिरोध के बीच विपरीत संबंध होता है। जब तापमान बढ़ता है, तो प्रतिरोध बढ़ता है।

और जब तापमान घटता है, तो प्रतिरोध घटता है। इसलिए PTC थर्मिस्टर में तापमान और प्रतिरोध विपरीत अनुपाती होते हैं।

हालांकि PTC थर्मिस्टर NTC थर्मिस्टर के बराबर आम नहीं हैं, फिर भी वे एक प्रकार की सर्किट सुरक्षा