Што е термистор?

Што е термистор?

Дефиниција на термистор

Термистор (или термален резистор) е дефиниран како резистор чија електрична резистивност значително се менува со промени во температурата.

Термисторите делуваат како пасивни компоненти во колото. Тие се точни, евтини и одложни начин за мерење на температурата.

Иако термисторите не се ефективни при екстремни температури, тие се препорачани сензори за многу применби.

Термисторите се идеални кога е потребна прецизна мерка на температурата. Симболот на колото за термистор е прикажан подолу:

Применби на термисторите

Термисторите имаат различни применби. Широко се користат како начин за мерење на температурата како термисторски термометар во многу различни околини со течности и амбиентен воздух. Некои од најзастапените применби на термисторите вклучуваат:

• Цифрен термометар (термостат)

• Аутомобилски применби (за мерење на температурата на масло и хладилка во автомобили и камioni)

• Домашни апарати (како микроталасни печи, фрижидери и печи)

• Заштита на колото (нпр. заштита од надворешни повеќетрајки)

• Пополнувливи батерији (за осигурување на правилната температура на батеријата)

• За мерење на термалната проводливост на електричните материјали

• Полезни во многу основни електронски кола (нпр. како дел од почетнички Arduino стартов набор)

• Компензација на температурата (нпр. одржување на резистивноста за компензиране на ефекти причинети од промени во температурата во друг дел од колото)

• Се користат во кола со Витстоун мост

Принцип на работа

Принципот на работа на термисторот е дека неговата резистивност зависи од неговата температура. Можеме да го измериме резистивноста на термисторот со омметар.

Бидејќи разберуваме како промените во температурата влијаат на резистивноста на термисторот, можеме да ја измериме неговата резистивност за да определиме температурата.

Колку ќе се промени резистивноста зависи од видот на материјал користен во термисторот. Односот помеѓу температурата и резистивноста на термисторот е нелинеарен. Типичен график на термистор е прикажан подолу:

Ако имавме термистор со горен график на температурата, просто можевме да го поравниме резистивноста измерена со омметарот со температурата индикирана на графикот.

Чертажувајќи хоризонтална линија од резистивноста на у-оската, и вертикална линија од местото каде што оваа хоризонтална линија се пресекува со графикот, можеме да изведеме температурата на термисторот.

Видови на термистори

Постојат два типа на термистори:

• Негативен температурен коефициент (NTC) термистор

• Позитивен температурен коефициент (PTC) термистор

NTC термистор

Во NTC термистор, резистивноста намалува со зголемување на температурата, и обратно. Овој инверзен однос прави NTC термисторите најзастапени тип.

Односот помеѓу резистивноста и температурата во NTC термистор е регламентиран со следната израз:

• RT е резистивноста при температура T (K)

• R0 е резистивноста при температура T0 (K)

• T0 е референтната температура (нормално 25oC)

• β е константа, неговата вредност зависи од карактеристиките на материјалот. Номиналната вредност е земена како 4000.

Ако вредноста на β е висока, тогаш односот помеѓу резистивноста и температурата ќе биде многу добар. Повисока вредност на β значи повисок варијација на резистивноста за исто зголемување на температурата – затоа ја зголемувате чувствителноста (и точноста) на термисторот.

Од изразот, можеме да го определиме температурниот коефициент на резистивност, кој индикира чувствителноста на термисторот.

Горе можеме да видиме дека αT има негативен знак. Овој негативен знак индикира негативните температурно-резистивни карактеристики на NTC термисторот.

Ако β = 4000 K и T = 298 K, тогаш αT = –0.0045/oK. Ова е многу повисоко од чувствителноста на платинските RTD. Ова би могло да ги мери многу малите промени во температурата.

Меѓутоа, алтернативни форми на тешко додавани термистори сега се достапни (со висока цена) кои имаат позитивен температурен коефициент.

Изразот (1) е таков што не е можно да се направи линеарна апроксимација на кривата надува и мал температурен опсег, и затоа термисторот е многу дефинитивно нелинеарен сензор.

PTC термистор

PTC термистор има обратен однос помеѓу температурата и резистивноста. Кога температурата се зголемува, резистивноста се зголемува.

А кога температурата се намалува, резистивноста се намалува. Затоа во PTC термистор температурата и резистивноста се обратно пропорционални.

Иако PTC термисторите не се толку застапени како NTC термисторите, тие често се користат како форма на заштита на колото. Слично на функцијата на предохранители, PTC термисторите можат да делуваат како ограничител на строј.

Кога строј минува низ уред, тоа ќе предизвика мал количество резистивно загревување. Ако стројот е доволно голем за да генерира повеќе топлина од него што уредот може да го изгуби во својата околина, тогаш уредот се загрева.

Во PTC термистор, ова загревување исто така ќе предизвика неговата резистивност да се зголеми. Ова создава самозаеднички ефект што го држи резистивноста нагоре, затоа ограничува стројот. На овој начин, тој делува како ограничител на строј – заштитувајќи колото.

Карактеристики на термисторите

Односот што ги регламентира карактеристиките на термисторот е даден подолу како:

• R1 = резистивноста на термисторот при апсолутна температура T1[^oK]

• R2 = резистивноста на термисторот при температура T2 [^oK]

• β = константа в зависност од материјалот на трансдукторот (нпр. осцилаторски трансдуктор)

Можеме да видиме во изразот дека односот помеѓу температурата и резистивноста е високо нелинеарен. Стандарден NTC термистор обично покажува негативен термален коефициент на резистивноста температурата околу 0.05/^oC.

Конструкција на термисторите

За да се направи термистор, две или повеќе полупроводни прахови направени од метални оксиди се мешаат со везива за да се формира слура.