Термистор: определение использование и принцип работы

Что такое термистор

Термистор (или тепловой резистор) определяется как тип резистора, сопротивление которого изменяется в зависимости от изменения температуры. Хотя сопротивление всех резисторов слегка колеблется с температурой, термистор особенно чувствителен к изменениям температуры.

Термисторы действуют как пассивный компонент в цепи. Они являются точным, дешевым и надежным способом измерения температуры.

Хотя термисторы плохо работают при крайне высоких или низких температурах, они являются датчиками выбора для многих различных применений.

Термисторы идеальны, когда требуется точное измерение температуры. Символ цепи для термистора показан ниже:

Применение термисторов

Термисторы имеют множество применений. Они широко используются для измерения температуры в различных жидкостях и окружающем воздухе. Некоторые из наиболее распространенных применений термисторов включают:

• Цифровые термометры (термостаты)

• Автомобильные применения (для измерения температуры масла и охлаждающей жидкости в автомобилях и грузовиках)

• Бытовая техника (например, микроволновые печи, холодильники и духовки)

• Защита цепей (например, защита от перенапряжений)

• Перезаряжаемые батареи (обеспечение правильной температуры батареи)

• Измерение теплопроводности электрических материалов

• Полезны во многих базовых электронных схемах (например, в составе начального набора Arduino)

• Компенсация температуры (поддержание сопротивления для компенсации эффектов, вызванных изменениями температуры в другой части цепи)

• Использование в мостовых схемах Уитстона

Как работает термистор

Принцип работы термистора заключается в том, что его сопротивление зависит от температуры. Мы можем измерить сопротивление термистора с помощью омметра.

Если мы знаем точную зависимость между изменением температуры и сопротивлением термистора, то, измерив сопротивление термистора, мы можем определить его температуру.

Степень изменения сопротивления зависит от типа материала, используемого в термисторе. Зависимость между температурой и сопротивлением термистора нелинейна. Типичная диаграмма термистора показана ниже:

Если у нас есть термистор с приведенным выше графиком температуры, мы просто можем совместить измеренное омметром сопротивление с температурой, указанной на графике.

Проведя горизонтальную линию от сопротивления по оси Y и вертикальную линию вниз от точки пересечения этой горизонтальной линии с графиком, мы можем определить температуру термистора.

Типы термисторов

Существует два типа термисторов:

• Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

• Термистор с положительным температурным коэффициентом (PTC)

Термистор NTC

В термисторе NTC, когда температура увеличивается, сопротивление уменьшается. И когда температура уменьшается, сопротивление увеличивается. Таким образом, в термисторе NTC температура и сопротивление обратно пропорциональны. Это самые распространенные типы термисторов.

Зависимость между сопротивлением и температурой в термисторе NTC описывается следующим выражением:

Где:

• RT — сопротивление при температуре T (K)

• R0 — сопротивление при температуре T0 (K)

• T0 — эталонная температура (обычно 25°C)

• β — константа, значение которой зависит от характеристик материала. Номинальное значение принимается равным 4000.

Если значение β велико, то зависимость резистор-температура будет очень хорошей. Более высокое значение β означает большее изменение сопротивления при одинаковом повышении температуры, что увеличивает чувствительность (и, следовательно, точность) термистора.