Termistor ialah peranti yang direka untuk mengukur suhu, dan terdiri daripada bahan semikonduktor, yang sangat mengubah rintangannya dengan perubahan kecil dalam suhu. Secara amnya, termistor mempunyai pekali suhu negatif, bermakna rintangannya berkurangan dengan peningkatan suhu.
Ciri umum termistor
Perkataan "thermistor" adalah singkatan untuk istilah penuhnya: perintang sensitif haba. Peranti ini ialah penderia yang tepat dan mudah digunakan untuk sebarang perubahan suhu. Secara umum, terdapat dua jenis termistor: pekali suhu negatif dan pekali suhu positif. Selalunya, jenis pertama digunakan untuk mengukur suhu.
Penetapan termistor dalam litar elektrik ditunjukkan dalam foto.
Bahan termistor ialah oksida logam dengan sifat semikonduktor. Semasa pengeluaran, peranti ini diberikan bentuk berikut:
- cakera;
- rod;
- sfera seperti mutiara.
Termistor adalah berdasarkan prinsip kuatperubahan rintangan dengan perubahan kecil dalam suhu. Pada masa yang sama, pada kekuatan arus tertentu dalam litar dan suhu malar, voltan malar dikekalkan.
Untuk menggunakan peranti, ia disambungkan ke litar elektrik, contohnya, ke jambatan Wheatstone, dan arus serta voltan pada peranti diukur. Mengikut hukum mudah Ohm R=U/I tentukan rintangan. Seterusnya, mereka melihat pada lengkung pergantungan rintangan pada suhu, mengikut mana ia adalah mungkin untuk mengatakan dengan tepat berapa suhu yang sepadan dengan rintangan yang terhasil. Apabila suhu berubah, nilai rintangan berubah secara mendadak, yang memungkinkan untuk menentukan suhu dengan ketepatan yang tinggi.
Bahan termistor
Bahan sebahagian besar termistor ialah seramik semikonduktor. Proses pembuatannya terdiri daripada serbuk pensinteran nitrida dan oksida logam pada suhu tinggi. Hasilnya ialah bahan yang komposisi oksidanya mempunyai formula am (AB)3O4 atau (ABC)3O4, dengan A, B, C ialah unsur kimia logam. Yang paling biasa digunakan ialah mangan dan nikel.
Jika termistor dijangka beroperasi pada suhu kurang daripada 250 °C, maka magnesium, kob alt dan nikel dimasukkan ke dalam komposisi seramik. Seramik komposisi ini menunjukkan kestabilan sifat fizikal dalam julat suhu yang ditentukan.
Satu ciri penting termistor ialah kekonduksian khusus mereka (salingan rintangan). Kekonduksian dikawal dengan menambah kecilkepekatan litium dan natrium.
Proses pembuatan instrumen
Termistor sfera dibuat dengan meletakkannya pada dua wayar platinum pada suhu tinggi (1100°C). Dawai kemudian dipotong untuk membentuk sesentuh termistor. Salutan kaca digunakan pada instrumen sfera untuk pengedap.
Dalam kes termistor cakera, proses membuat sesentuh adalah untuk mendepositkan aloi logam platinum, paladium dan perak padanya, dan kemudian mematerikannya ke salutan termistor.
Perbezaan daripada pengesan platinum
Selain termistor semikonduktor, terdapat satu lagi jenis pengesan suhu, bahan kerjanya ialah platinum. Pengesan ini menukar rintangannya apabila suhu berubah secara linear. Untuk termistor, pergantungan kuantiti fizik ini mempunyai ciri yang berbeza sama sekali.
Kelebihan termistor berbanding rakan platinum adalah seperti berikut:
- Sensitiviti rintangan yang lebih tinggi terhadap perubahan suhu sepanjang julat pengendalian keseluruhan.
- Tahap kestabilan instrumen yang tinggi dan kebolehulangan bacaan.
- Bersaiz kecil untuk bertindak balas dengan cepat terhadap perubahan suhu.
Rintangan termistor
Kuantiti fizikal ini berkurangan dengan peningkatan suhu, dan adalah penting untuk mempertimbangkan julat suhu operasi. Untuk had suhu dari -55 °C hingga +70 °C, termistor dengan rintangan 2200 - 10000 ohm digunakan. Untuk suhu yang lebih tinggi, gunakan peranti dengan rintangan lebih besar daripada 10 kOhm.
Tidak seperti pengesan platinum dan termokopel, termistor tidak mempunyai piawaian khusus untuk rintangan berbanding lengkung suhu, dan terdapat pelbagai jenis lengkung rintangan untuk dipilih. Ini kerana setiap bahan termistor, seperti penderia suhu, mempunyai lengkung rintangannya sendiri.
Kestabilan dan ketepatan
Alat ini stabil secara kimia dan tidak merosot dari semasa ke semasa. Penderia termistor adalah antara alat pengukur suhu yang paling tepat. Ketepatan ukuran mereka pada keseluruhan julat operasi ialah 0.1 - 0.2 °C. Sila ambil perhatian bahawa kebanyakan perkakas beroperasi dalam julat suhu 0 °C hingga 100 °C.
Parameter asas termistor
Parameter fizikal berikut adalah asas untuk setiap jenis termistor (penyahkodan nama dalam bahasa Inggeris diberikan):
- R25 - rintangan peranti dalam Ohm pada suhu bilik (25 °C). Memeriksa ciri termistor ini adalah mudah menggunakan multimeter.
- Toleransi R25 - nilai toleransi sisihan rintangan pada peranti daripada nilai yang ditetapkan pada suhu 25 °С. Sebagai peraturan, nilai ini tidak melebihi 20% daripada R25.
- Maks. Arus Keadaan Mantap - maksimumnilai arus dalam ampere yang boleh mengalir melalui peranti untuk masa yang lama. Melebihi nilai ini mengancam dengan penurunan yang cepat dalam rintangan dan, akibatnya, kegagalan termistor.
- Lebih kurang. R daripada Maks. Arus - nilai ini menunjukkan nilai rintangan dalam Ohms, yang peranti memperoleh apabila arus maksimum melaluinya. Nilai ini hendaklah 1-2 urutan magnitud kurang daripada rintangan termistor pada suhu bilik.
- Lepaskan. Coef. - pekali yang menunjukkan sensitiviti suhu peranti kepada kuasa yang diserap olehnya. Faktor ini menunjukkan jumlah kuasa dalam mW yang perlu diserap oleh termistor untuk meningkatkan suhunya sebanyak 1 °C. Nilai ini penting kerana ia menunjukkan jumlah kuasa yang anda perlukan untuk memanaskan peranti kepada suhu operasinya.
- Pemalar Masa Terma. Jika termistor digunakan sebagai pengehad arus masuk, adalah penting untuk mengetahui berapa lama masa yang diperlukan untuk menyejukkan selepas kuasa dimatikan untuk bersedia untuk menghidupkannya semula. Memandangkan suhu termistor selepas ia dimatikan berkurangan mengikut undang-undang eksponen, konsep "Malar Masa Terma" diperkenalkan - masa di mana suhu peranti berkurangan sebanyak 63.2% daripada perbezaan antara suhu operasi peranti dan suhu ambien.
- Maks. Muatan Kapasitansi dalam ΜF - jumlah kapasitansi dalam mikrofarad yang boleh dilepaskan melalui peranti ini tanpa merosakkannya. Nilai ini ditunjukkan untuk voltan tertentu,cth. 220 V.
Bagaimana untuk menguji termistor untuk operasi?
Untuk pemeriksaan kasar termistor untuk kebolehservisannya, anda boleh menggunakan multimeter dan besi pematerian biasa.
Pertama sekali, hidupkan mod ukuran rintangan pada multimeter dan sambungkan sesentuh output termistor ke terminal multimeter. Dalam kes ini, kekutuban tidak penting. Multimeter akan menunjukkan rintangan tertentu dalam ohm, ia harus direkodkan.
Kemudian anda perlu pasangkan seterika pematerian dan bawa ke salah satu keluaran termistor. Berhati-hati untuk tidak membakar peranti. Semasa proses ini, anda harus memerhatikan bacaan multimeter, ia harus menunjukkan rintangan yang berkurangan dengan lancar, yang dengan cepat akan menyelesaikan beberapa nilai minimum. Nilai minimum bergantung pada jenis termistor dan suhu besi pematerian, biasanya ia adalah beberapa kali kurang daripada nilai yang diukur pada permulaan. Dalam kes ini, anda boleh memastikan bahawa termistor berfungsi.
Jika rintangan pada multimeter tidak berubah atau, sebaliknya, telah jatuh dengan mendadak, maka peranti itu tidak sesuai untuk kegunaannya.
Perhatikan bahawa cek ini kasar. Untuk ujian tepat peranti, adalah perlu untuk mengukur dua penunjuk: suhu dan rintangan yang sepadan, kemudian bandingkan nilai ini dengan yang dinyatakan oleh pengilang.
Aplikasi
Termistor digunakan dalam semua bidang elektronik yang penting untuk memantau keadaan suhu. Kawasan ini termasukkomputer, peralatan berketepatan tinggi untuk pemasangan industri dan peranti untuk menghantar pelbagai data. Jadi, termistor pencetak 3D digunakan sebagai penderia yang mengawal suhu katil pemanas atau kepala cetakan.
Salah satu kegunaan termistor yang paling biasa ialah mengehadkan arus masuk, seperti semasa menghidupkan komputer. Hakikatnya ialah pada masa ini kuasa dihidupkan, kapasitor permulaan, yang mempunyai kapasiti besar, dilepaskan, mencipta arus besar dalam keseluruhan litar. Arus ini mampu membakar keseluruhan cip, jadi termistor disertakan dalam litar.
Peranti ini semasa menghidupkan mempunyai suhu bilik dan rintangan yang besar. Rintangan sedemikian boleh mengurangkan lonjakan semasa dengan berkesan pada masa permulaan. Selanjutnya, peranti menjadi panas kerana arus yang melaluinya dan pelepasan haba, dan rintangannya berkurangan dengan mendadak. Penentukuran termistor adalah sedemikian rupa sehingga suhu operasi cip komputer menyebabkan rintangan termistor menjadi hampir sifar, dan tiada penurunan voltan merentasinya. Selepas mematikan komputer, termistor menjadi sejuk dengan cepat dan memulihkan rintangannya.
Jadi menggunakan termistor untuk mengehadkan arus masuk adalah kos efektif dan agak mudah.
Contoh termistor
Pada masa ini, pelbagai jenis produk sedang dijual, berikut ialah ciri-ciri dan kawasan penggunaan sesetengah daripadanya:
- Termistor B57045-K dengan pengancing nat, mempunyai rintangan nominal 1kOhm dengan toleransi 10%. Digunakan sebagai penderia ukuran suhu dalam elektronik pengguna dan automotif.
- Alat cakera B57153-S, mempunyai penarafan arus maksimum 1.8 A pada 15 ohm pada suhu bilik. Digunakan sebagai pengehad arus masuk.
