PTC-termistorer
(50)Termistor - hvad er det, og hvordan virker det?
Termistorer er resistive komponenter, hvis modstand falder eller stiger, når temperaturen ændres. Det er naturligt, at modstanden øges, når temperaturen stiger. Når molekylerne i mediet vibrerer mere og mere, øger de dets strømningsmodstand. Når temperaturen stiger, stiger også modstanden, hvis størrelse kan måles med et ohmmeter. Termistorer tilhører en familie af modstande med en meget høj følsomhed over for temperaturændringer. Takket være denne egenskab giver disse billige og brugervenlige elektroniske komponenter mulighed for en meget nøjagtig evaluering af temperaturen på den målte komponent eller i miljøet. En vigtig fordel ved termistorer er deres brede måleområde og høje mekaniske modstandsdygtighed.
Men når temperaturen stiger, stiger termistorens modstand ikke nødvendigvis. For at finde ud af, hvad forskellene mellem de forskellige typer termiske modstande er, og hvilken betydning de har for brugen, er det nødvendigt at dykke ned i deres vigtigste karakteristiske træk.
Design og typer af termistorer - PTC- og NTC-termistorer
Termistorer opdeles afhængigt af deres reaktion på en temperaturændring. Der er to mest almindelige typer termistorer, hvis adfærd varierer dramatisk efter temperaturændringen:
- PTC-termistorer - termistorer med en positiv temperaturkoefficient;
- NTC-termistorer - termistorer med en negativ temperaturkoefficient.
Førstnævnte er et traditionelt eksempel, hvor modstandsværdien stiger, når temperaturen stiger. I modsætning hertil opnås den stik modsatte effekt med en NTC-termistor. En temperaturstigning medfører et fald i modstanden. Afhængigheden af ændringen i en komponents modstand af en ændring i temperaturen beskrives i termometriske karakteristik, som beskrives i næste afsnit af artiklen.
Termistorer har deres egenskaber takket være brugen af egnede materialer. Fremstillingsprocessen for en termistor indebærer, at lederne indlejres i en blanding af pulveriserede metaloxider og egnede kemiske forbindelser, og at de bindes sammen med et passende bindingsmateriale. De termistorer, der skabes på denne måde, gennemgår en sintringsproces for at tørre og hærde bindingen, og selve bindingen beskyttes med en særlig glasbelægning.
Til fremstilling af PTC-termistorer anvendes oftest vanadium- og titaniumoxider, der er dopet med udvalgte kemiske forbindelser, mens NTC-sensorer normalt fremstilles af en blanding af kemiske forbindelser som krom, mangan, kobolt, jern, kobber, lithium eller nikkel. De materialer, der bruges i konstruktionen af termistorer, giver dem specifikke egenskaber, der bestemmer deres tilsigtede brug.
I den brede vifte af produkter, der findes på markedet, kan vi finde termistorer i forskellige former. De kan komme i form af kugler, komprimerede skiver, der ligner en tablet, eller i form af en miniaturecylinder. I alle tilfælde har de to ledninger i form af tråde. Takket være deres enkle design og kompakte størrelse er termistorer usædvanligt billige komponenter til elektroniske kredsløb.
Den mekaniske holdbarhed af termiske modstande gør det muligt for dem at måle temperaturer fra -150 °C til helt op til 800 °C, og deres høje målefølsomhed gør dem velegnede til en række krævende anvendelser.
Det, der begrænser termistorer, er deres maksimale nominelle spænding, dvs. den spænding, der er egnet til kontinuerlig drift af komponenten, samt den maksimale driftsspænding, som er betingelsen for korrekt og sikker drift. Når man vælger det rigtige produkt, skal man tage hensyn til de grænser, som producenten anbefaler, da overskridelse af den nominelle spænding kan resultere i skader på komponenten.
Termometrisk karakteristik
Den grundlæggende ligning, der beskriver ændringen i en sensors modstand som en funktion af ændringen i dens temperatur, er den termometriske karakteristik.
hvor:
RT - en termistors modstand ved en bestemt temperatur [Ω]; T - termistorens temperatur [K]; T0 - referencetemperatur [K]; RT0 - termistorens modstand ved referencetemperaturen [Ω]; B - termistorens materialekonstant, der spænder fra 2000 til 6000 [K]. Størrelsen af denne parameter afhænger helt af de anvendte materialer og bestemmer enhedens følsomhed. Jo højere værdi, jo højere følsomhed har termistoren.
Anvendelse af PTC-termistorer
PTC-termistorer (også kaldet posistorer) bruges som overbelastnings- og overtemperaturbeskyttelse. Når strømmen øges, stiger temperaturen i den termiske modstand, og modstanden stiger som en logaritmisk funktion. Som følge af den stigende modstand falder strømmen i kredsløbet og stabiliserer sig på det ønskede niveau. Termistorer findes bl.a. i elmotorer, almindelige husholdningsapparater (f.eks. mikrobølger eller ovne), automatiseringssystemer eller i bilindustrien.
En særlig type PTC-termistorer er polymersikringer. Deres design er baseret på termistorprincippet - hvis den maksimale strøm overskrides, stiger komponentens temperatur, og modstanden stiger, hvilket får kredsløbet til at bryde (der vil dog stadig flyde en lav strøm gennem kredsløbet).
Termistorer har også en vigtig tidlig advarselsfunktion og er den vigtigste del af brandsikringssystemer. Så snart temperaturen stiger over setpunktet, sender alarmsystemet et signal for at advare om muligheden for brand. Ekstremt følsom og pålidelig måling er meget vigtig i dette tilfælde, hvilket garanteres af de termoresistive komponenter, der diskuteres i denne artikel.
Lagerbygning:
