Čo je termistor a posistor a kde sa používajú

Termistor je polovodičová súčiastka s elektrickým odporom závislým od teploty. Tento komponent, vynájdený v roku 1930 vedcom Samuelom Reubenom, je stále široko používaný v technológii.

Termistory sú vyrobené z rôznych materiálov, teplotný koeficient odporu (TCR) ktorý je dosť vysoký — výrazne prevyšuje kovové zliatiny a čisté kovy, teda zo špeciálnych, špecifických polovodičov.

Priamo sa hlavný odporový prvok získava práškovou metalurgiou, spracovaním chalkogenidov, halogenidov a oxidov niektorých kovov, ktoré im dávajú rôzne tvary, napríklad vo forme kotúčov alebo tyčí rôznych veľkostí, veľkých podložiek, stredných rúrok, tenkých dosiek, malé guľôčky s veľkosťou od niekoľkých mikrónov do desiatok milimetrov...

Podľa povahy korelácie medzi odporom prvku a jeho teplotou rozdeľujú termistory do dvoch veľkých skupín - pozistory a termistory.Pozistory majú kladný TCS (z tohto dôvodu sa pozistory nazývajú aj PTC termistory) a termistory majú záporný TCS (preto sa nazývajú NTC termistory).

Termistor — teplotne závislý odpor vyrobený z polovodičového materiálu so záporným teplotným koeficientom a vysokou citlivosťou, pozistor — teplotne závislý odpor s kladným koeficientom. So zvyšovaním teploty telesa pozistora teda klesá jeho odpor a so zvyšovaním teploty termistora sa zodpovedajúcim spôsobom znižuje jeho odpor.

Materiály pre termistory sú dnes: zmesi polykryštalických oxidov prechodných kovov ako kobalt, mangán, meď a nikel, zlúčeniny typu IIIIBV, ako aj dopované, sklovité polovodiče ako kremík a germánium a niektoré ďalšie látky. Pozoruhodné sú pozistory tuhého roztoku titaničitanu bárnatého.

Termistory možno klasifikovať ako:

• Trieda nízkej teploty (prevádzková teplota pod 170 K);

• Stredná teplotná trieda (prevádzková teplota od 170 K do 510 K);

• Trieda vysokej teploty (prevádzková teplota 570 K a vyššia);

• Samostatná vysokoteplotná trieda (prevádzková teplota od 900 K do 1300 K).

Všetky tieto prvky, termistory aj pozistory, môžu pracovať v rôznych vonkajších klimatických podmienkach a pri výraznom fyzickom vonkajšom a prúdovom zaťažení. Avšak pri silnej termocyklizácii sa ich počiatočné termoelektrické charakteristiky, ako je nominálny teplotný odpor miestnosti a teplotný koeficient odporu, časom menia.

Existujú aj kombinované komponenty, napríklad nepriamo vyhrievané termistory... Kryty takýchto zariadení obsahujú samotný termistor a galvanicky oddelené vykurovacie teleso, ktoré nastavuje počiatočnú teplotu termistora a tým aj jeho počiatočný elektrický odpor.

Tieto zariadenia sa používajú ako variabilné odpory riadené napätím aplikovaným na vykurovací článok termistora.

V závislosti od toho, ako sa zvolí pracovný bod charakteristiky I — V daného komponentu, sa určí aj prevádzkový režim termistora v obvode. A samotná charakteristika I — V súvisí s konštrukčnými charakteristikami a teplotou aplikovanou na kryt komponentu.

Na reguláciu kolísania teploty a kompenzáciu dynamicky sa meniacich parametrov, ako je pretekajúci prúd a aplikované napätie v elektrických obvodoch, ktoré sa menia po zmene teplotných podmienok, sa používajú termistory s pracovným bodom nastaveným na lineárnej časti I-V. charakteristický .

Pracovný bod sa však tradične nastavuje na klesajúcom úseku I-V charakteristiky (termistory NTC), ak sa termistor používa napríklad ako štartér, časové relé, v systéme na sledovanie a meranie intenzity mikrovlnného žiarenia, v požiarnych poplachových systémoch, tepelná kontrola, v zariadeniach na riadenie toku sypkých látok a kvapalín.

Dnešné najpopulárnejšie stredoteplotné termistory a pozistory s TCS od -2,4 do -8,4 % pri 1 K... Pracujú v širokom rozsahu odporov od ohmov po megohmy.

Existujú pozistory s relatívne nízkym TCR 0,5 % až 0,7 % pri 1 K vyrobené na báze kremíka. Ich odpor sa mení takmer lineárne.Takéto pozistory sú široko používané v systémoch stabilizácie teploty a v systémoch aktívneho chladenia výkonových polovodičových spínačov v rôznych moderných elektronických zariadeniach, najmä vo výkonných. Tieto komponenty sa ľahko zmestia do schém a nezaberajú veľa miesta na doske.

Typický posistor je vo forme keramického disku, niekedy je inštalovaných niekoľko prvkov v sérii v jednom puzdre, ale častejšie v jednom variante v ochrannom smaltovanom povlaku. Pozistory sa často používajú ako poistky na ochranu elektrických obvodov pred prepätím a prúdom, ako aj snímače teploty a samostabilizačné prvky, a to pre ich nenáročnosť a fyzickú stabilitu.

Termistory sú široko používané v mnohých oblastiach elektroniky, najmä tam, kde je dôležité presné riadenie procesu teploty. Týka sa to zariadení na prenos údajov, výpočtovej techniky, vysokovýkonných procesorov a vysoko presných priemyselných zariadení.

Jedným z najjednoduchších a najpopulárnejších príkladov termistorových aplikácií je účinné obmedzenie nábehového prúdu. Momentálne je napätie privádzané do napájania zo siete, mimoriadne ostré nabitie kondenzátora v primárnom okruhu tečie značná kapacita a veľký nabíjací prúd, ktorý môže spáliť diódový mostík.

Tento prúd je tu a je limitovaný termistorom, to znamená, že táto súčiastka obvodu mení svoj odpor v závislosti od prúdu, ktorý ňou prechádza, pretože podľa Ohmovho zákona sa zahrieva. Termistor potom po niekoľkých minútach obnoví svoj pôvodný odpor, len čo sa ochladí na izbovú teplotu.