Mikä on termistori ja posistor ja missä niitä käytetään

Termistori on puolijohdekomponentti, jonka sähkövastus on lämpötilariippuvainen. Tiedemies Samuel Reubenin vuonna 1930 keksimä komponentti on edelleen laajalti käytössä tekniikassa.

Termistorit on valmistettu eri materiaaleista, lämpötilavastuskerroin (TCR) joka on melko korkea - huomattavasti parempi kuin metalliseokset ja puhtaat metallit, toisin sanoen erikoiset, spesifiset puolijohteet.

Suoraan päävastuselementti saadaan jauhemetallurgialla, prosessoimalla joidenkin metallien kalkogenidejä, halogenideja ja oksideja antamalla niille erilaisia ​​muotoja, esimerkiksi erikokoisten kiekkojen tai tankojen, suurien aluslevyjen, keskikokoisten putkien, ohuiden levyjen muodossa, pieniä helmiä, joiden koko on muutamasta mikroneista kymmeniin millimetreihin...

Elementin resistanssin ja sen lämpötilan välisen korrelaation luonteen perusteella ne jakavat termistorit kahteen suureen ryhmään - posistorit ja termistorit.Posistoreilla on positiivinen TCS (tästä syystä posistoreja kutsutaan myös PTC-termistoreiksi) ja termistoreilla on negatiivinen TCS (siksi niitä kutsutaan NTC-termistoreiksi).

Termistori - puolijohdemateriaalista valmistettu lämpötilasta riippuva vastus, jolla on negatiivinen lämpötilakerroin ja korkea herkkyys, posistor - lämpötilasta riippuva vastus, jolla on positiivinen kerroin. Näin ollen posistorin rungon lämpötilan noustessa sen vastus pienenee ja termistorin lämpötilan noustessa sen resistanssi pienenee vastaavasti.

Termistorien materiaaleja ovat nykyään: siirtymämetallien, kuten koboltin, mangaanin, kuparin ja nikkelin monikiteisten oksidien seokset, tyypin IIIIBV yhdisteet sekä seostetut, lasimaiset puolijohteet, kuten pii ja germanium ja eräät muut aineet. Huomattavia ovat bariumtitanaatti kiinteän liuoksen posistorit.

Termistorit voidaan luokitella seuraavasti:

• Matala lämpötilaluokka (käyttölämpötila alle 170 K);

• Keskilämpötilaluokka (käyttölämpötila 170 K - 510 K);

• Korkea lämpötilaluokka (käyttölämpötila 570 K ja yli);

• Erillinen korkean lämpötilan luokka (käyttölämpötila 900 K - 1300 K).

Kaikki nämä elementit, sekä termistorit että posistorit, voivat toimia erilaisissa ilmasto-ulkoisissa olosuhteissa ja merkittävissä fysikaalisissa ulko- ja virtakuormissa. Kuitenkin ankarassa lämpösyklissä niiden alkuperäiset lämpösähköiset ominaisuudet, kuten nimellinen huonelämpötilan vastus ja lämpötilavastuskerroin, muuttuvat ajan myötä.

On myös yhdistelmiä, esim. epäsuorasti lämmitettyjä termistoreja... Tällaisten laitteiden koteloissa on itse termistori ja galvaanisesti eristetty lämmityselementti, joka asettaa termistorin alkulämpötilan ja vastaavasti sen sähköisen alkuresistanssin.

Näitä laitteita käytetään säädettävinä vastuksina, joita ohjataan termistorin lämmityselementtiin syötetyllä jännitteellä.

Riippuen siitä, miten tietyn komponentin I — V-ominaiskäyrän toimintapiste valitaan, määräytyy myös piirin termistorin toimintatila.Ja itse I — V-ominaisuus liittyy suunnitteluominaisuuksiin ja siihen sovellettavaan lämpötilaan. komponentin kotelo.

Lämpötilan vaihteluiden hallitsemiseksi ja dynaamisesti muuttuvien parametrien, kuten virtaavan virran ja sähköpiirien jännitteen kompensoimiseksi, jotka muuttuvat lämpötilaolosuhteiden muutoksen jälkeen, käytetään termistoreja, joiden toimintapiste on asetettu I-V:n lineaariosaan. ominaisuus.

Mutta toimintapiste asetetaan perinteisesti I-V-ominaiskäyrän (NTC-termistorit) putoavalle osalle, jos termistoria käytetään esimerkiksi käynnistimenä, aikareleenä, järjestelmässä, joka seuraa ja mittaa mikroaaltosäteilyn voimakkuutta, palohälytysjärjestelmissä, lämmönsäätö, bulkkiaineiden ja nesteiden virtausta säätelevissä laitteissa.

Nykypäivän suosituimmat keskilämpötilatermistorit ja posistorit, joissa TCS on -2,4 - -8,4 % 1 K:n jännitteellä... Ne toimivat laajalla resistanssialueella ohmista megaohmiin.

On olemassa piipohjaisia ​​posistoreita, joiden TCR on suhteellisen alhainen 0,5–0,7 % 1 K:n lämpötilassa. Niiden vastus muuttuu lähes lineaarisesti.Tällaisia ​​posistoreita käytetään laajalti lämpötilan stabilointijärjestelmissä ja tehopuolijohdekytkimien aktiivisissa jäähdytysjärjestelmissä erilaisissa nykyaikaisissa elektronisissa laitteissa, erityisesti tehokkaissa. Nämä komponentit sopivat helposti kaavioihin eivätkä vie paljon levytilaa.

Tyypillinen posistor on keraamisen kiekon muodossa, joskus useita elementtejä asennetaan sarjaan yhdessä tapauksessa, mutta useammin yhdessä variantissa suojaavaan emalipinnoitteeseen. Posistoreita käytetään usein sulakkeina suojaamaan sähköpiirejä ylijännitteeltä ja virralta sekä lämpötila-antureita ja itsestabiloituvia elementtejä niiden vaatimattomuuden ja fysikaalisen stabiiliuden vuoksi.

Termistoreja käytetään laajalti monilla elektroniikan alueilla, erityisesti missä lämpötilaprosessin tarkka ohjaus on tärkeää. Tämä koskee tiedonsiirtolaitteita, tietotekniikkaa, korkean suorituskyvyn prosessoreita ja erittäin tarkkoja teollisuuslaitteita.

Yksi yksinkertaisimmista ja suosituimmista esimerkeistä termistorisovelluksista on tehokas syöttövirran rajoitus. Tällä hetkellä jännite syötetään virtalähteeseen verkosta, erittäin terävä kondensaattorin lataus primääripiirissä kulkee huomattava kapasitanssi ja suuri latausvirta, joka voi polttaa diodisillan.

Tämä virta on tässä ja sitä rajoittaa termistori, eli tämä piirikomponentti muuttaa resistanssiaan sen läpi kulkevasta virrasta riippuen, koska Ohmin lain mukaan se kuumenee. Termistori palauttaa sitten alkuperäisen resistanssinsa muutaman minuutin kuluttua heti, kun se jäähtyy huoneenlämpötilaan.