Termistory PTC
(47)Termistor – co je to a jak funguje?
Termistory jsou odporové prvky, jejichž odpor klesá nebo se zvyšuje se změnou teploty. Přirozeným jevem je, že s rostoucí teplotou se zvyšuje odpor. Jak částice stále více vibrují, určují rostoucí odpor proti proudění média. Jak se teplota zvyšuje, zvyšuje se odpor, jehož velikost jsme schopni měřit pomocí ohmmetru. Termistory patří do rodiny rezistorů s velmi vysokou citlivostí na změnu teploty. Díky tomuto chování umožňují tyto levné a snadno použitelné elektronické součástky velmi přesné stanovení teploty měřeného prvku nebo prostředí. Důležitou výhodou termistorů je široký rozsah měření a vysoká mechanická odolnost.
S rostoucí teplotou se však odpor termistoru nemusí zvyšovat. Abychom zjistili, jaké jsou rozdíly mezi jednotlivými typy termorezistorů a jaký mají význam v kontextu použití, je třeba proniknout do nejdůležitějších vlastností, které jsou pro ně charakteristické.
Konstrukce a typy termistorů – PTC a NTC termistory
Termistory dělíme podle reakce na změnu teploty. Rozlišujeme dva nejpopulárnější typy termistorů, jejichž chování je v závislosti na změně teploty zcela odlišné:
- PTC termistory (Positive Temperature Coefficient) – termistor s kladným teplotním koeficientem;
- NTC Termistory (Negative Temperature Coefficient) – termistor se záporným teplotním koeficientem.
První z nich je klasický případ, kdy se s rostoucí teplotou zvyšuje hodnota odporu. Přesně opačný účinek se dosáhne v případě termistoru NTC. Stoupající teplota způsobuje v jeho případě pokles odporu. Závislost změny odporu prvku na změně teploty popisují níže uvedené termometrické charakteristiky.
Vlastnosti termistorů jsou důsledkem použití vhodných materiálů. Výrobní proces termistoru spočívá v ponoření vodičů do směsi práškových oxidů kovů a vhodných chemických sloučenin a jejich spojení pomocí vhodného pojivového materiálu. Takto připravené termistory jsou podrobeny procesu slinování, který umožňuje vysušení a vytvrzení spoje, a výsledné pojivo je chráněno speciálním skleněným povlakem.
Pro výrobu PTC termistorů se nejčastěji používají oxidy vanadu a titanu dopované vybranými chemickými sloučeninami, zatímco NTC senzory jsou obvykle vyrobeny ze směsi chemických sloučenin, jako jsou například: chrom, mangan, kobalt, železo, měď, lithium nebo nikl. Materiály použité ke konstrukci projednávaných termistorů jim poskytují charakteristické pro daný sortiment vlastnosti, které určují jejich účel.
V široké nabídce produktů dostupných na trhu se setkáme s termistory různých tvarů. Mohou mít podobu kuliček, lisovaných talířů připomínajících tvarem tabletu nebo tvar miniaturního válce. V každém případě mají zakončení v podobě dvou vodičů. Díky své nekomplikované konstrukci a kompaktním rozměrům jsou termistory mimořádně levnými součástkami elektronických obvodů.
Mechanická pevnost termorezistorů umožňuje měření teploty v rozsahu od -150 °C až do 800 °C a díky vysoké citlivosti měření jsou použitelná v mnoha náročných aplikacích.
Omezením pro termistory je maximální jmenovité napětí, tedy napětí vhodné pro nepřetržitý provoz zařízení, jakož i maximální provozní napětí, které je předpokladem pro jeho správný a bezpečný provoz. Při výběru správného výrobku je třeba vzít v úvahu mezní hodnoty doporučené výrobcem, protože překročení napětí může vést k poškození prvku.
Termometrická charakteristika
Základní rovnice popisující změnu odporu senzoru v závislosti na změně jeho teploty je termometrická charakteristika.
kde:
RT – odpor termistoru při stanovené teplotě [Ω];
T – teplota termistoru [K];
T0 – referenční teplota [K];
RT0 – odpor termistoru při referenční teplotě [Ω];
B – materiálová konstanta termistoru v rozsahu 2000÷6000 [K]. Velikost tohoto parametru striktně závisí na použitých materiálech a určuje citlivost zařízení. Čím je hodnota vyšší, tím vyšší je citlivost termistoru.
Použití PTC termistorů
PTC termistory (nebo jinak pozistory) se používají jako ochrana proti přetížení a přehřátí. S nárůstem intenzity proudu stoupá teplota termorezistoru a s ním se zvyšuje odpor jako logaritmická funkce. V důsledku zvyšujícího se odporu se intenzita proudu v systému snižuje a stabilizuje na požadované úrovni. Setkáme se s ním mimo jiné v elektromotorech, v běžně používaných výrobcích pro domácnost (např. mikrovlnky nebo trouby), v automatizačních systémech nebo v automobilovém průmyslu.
Speciálním typem PTC termistorů jsou polymerní pojistky. Jsou konstruovány na principu termistoru – překročení maximálního proudu způsobí zvýšení teploty prvku a skokové zvýšení odporu, což vede k přerušení obvodu (i když jím stále bude protékat malý proud).
Termistory také plní důležitou funkci včasného varování před požárem a jsou nejdůležitější součástí systémů požární ochrany. Když teplota stoupne nad požadovanou hodnotu, poplašný systém vyšle varovný signál o možnosti vzniku požáru. Velmi důležitá je v tomto případě mimořádná citlivost a spolehlivost měření, která je zaručena termorezistenčními prvky popsané v tomto článku.
Sklad:
