PTC termisztorok
(51)Termisztor – mi is ez és hogyan működik?
A termisztorok olyan rezisztív alkatrészek, amelyek ellenállása a hőmérséklet változásával csökken vagy nő. Természetes, hogy az ellenállás növekszik, ha a hőmérséklet emelkedik. Ahogy a közeg molekulái egyre jobban rezegnek, úgy növelik az áramlási ellenállását. A hőmérséklet emelkedésével az ellenállás is növekszik, melynek nagysága ohmmérővel mérhető. A termisztorok az ellenállások olyan családjába tartoznak, amelyek nagyon érzékenyek a hőmérsékletváltozásra. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően ezek az alacsony költségű és könnyen használható elektronikus alkatrészek lehetővé teszik a mért alkatrész vagy a környezet hőmérsékletének nagyon pontos értékelését. A termisztorok fontos előnye a széles mérési tartomány és a nagy mechanikai ellenállás.
A hőmérséklet növekedésével azonban a termisztor ellenállása nem feltétlenül nő. Ahhoz, hogy megtudjuk, mi a különbség a különböző típusú hőellenállások között, és milyen jelentőségük van a felhasználás szempontjából, el kell mélyedni a legfontosabb jellemzőikben.
Termisztorok kialakítása és típusai – PTC és NTC termisztorok
A termisztorokat a hőmérsékletváltozásra adott válaszuk alapján osztják fel. A termisztoroknak két leggyakoribb típusa van, amelyek viselkedése drámaian változik a hőmérséklet változása során:
- PTC termisztorok – termisztorok pozitív hőmérsékleti együtthatóval;
- NTC termisztorok – termisztorok negatív hőmérsékleti együtthatóval;
Az első egy hagyományos példa, ahol az ellenállás értéke nő a hőmérséklet emelkedésével. Ezzel szemben az NTC termisztorral pont az ellenkező hatás érhető el. A hőmérséklet emelkedése az ellenállás csökkenését okozza. Egy alkatrész ellenállás-változásának hőmérséklet-változástól való függőségét a hőmérséklet-karakterisztika írja le, amelyet a cikk következő részében ismertetünk.
A termisztorok tulajdonságaikat a megfelelő anyagok használatának köszönhetik. A termisztor gyártási folyamata abból áll, hogy a vezetőket porított fém-oxidok és megfelelő kémiai vegyületek keverékébe ágyazzák, és megfelelő kötőanyag segítségével összekötik. Az így létrehozott termisztorok szinterezési folyamaton mennek keresztül a kötés kiszáradása és keményítése érdekében, magát a kötést pedig speciális üvegbevonat védi.
A PTC termisztorok gyártásához leggyakrabban kiválasztott kémiai vegyületekkel adalékolt vanádium- és titán-oxidokat használnak, míg az NTC érzékelők általában kémiai vegyületek keveréke, például króm, mangán, kobalt, vas, réz, lítium vagy nikkel. A termisztorok felépítéséhez használt anyagok sajátos tulajdonságokat biztosítanak, amelyek meghatározzák a tervezett felhasználásukat.
A piacon elérhető széles termékválasztékban többféle formájú termisztort találhatunk. Lehetnek golyók, tablettára emlékeztető préselt korongok vagy miniatűr henger alakúak. Mindegyik esetben két kivezetést tartalmaznak vezetékek formájában. Egyszerű kialakításuknak és kompakt méretüknek köszönhetően a termisztorok kivételesen alacsony költségű alkatrészek elektronikus áramkörökhöz.
A hőellenállások mechanikai tartóssága lehetővé teszi -150°C-tól akár 800°C-ig terjedő hőmérséklet mérését, és nagy mérési érzékenységük miatt számos nagy igénybevételű felhasználáshoz alkalmasak.
Ami a termisztorokat korlátozza, az a maximális névleges feszültség, vagyis az a feszültség, amely alkalmas az alkatrész folyamatos működtetésére, valamint a maximális üzemi feszültség, amely a helyes és biztonságos működés feltétele. A megfelelő termék kiválasztásakor figyelembe kell venni a gyártó által javasolt határértékeket, mivel a névleges feszültség túllépése az alkatrész károsodását okozhatja.
Termometrikus jellemzők
Az érzékelő ellenállásának változását a hőmérséklet változásának függvényében leíró alapegyenlet a termometrikus karakterisztika.
ahol:
RT – a termisztor ellenállása meghatározott hőmérsékleten [Ω];
T – a termisztor hőmérséklete [K];
T0 – referencia hőmérséklet [K];
RT0 – a termisztor ellenállása a referencia hőmérsékleten [Ω];
B – a termisztor anyagállandója 2000 és 6000 [K] között van. Ennek a paraméternek a nagysága szigorúan a felhasznált anyagoktól függ, és meghatározza az eszköz érzékenységét. Minél nagyobb az érték, annál nagyobb a termisztor érzékenysége.
PTC termisztorok alkalmazása
A PTC termisztorokat (más néven pozisztorokat) túlterhelés és túlmelegedés elleni védelemként használják. Az áramerősség növekedésével a hőellenállás hőmérséklete emelkedik, az ellenállás pedig logaritmikus függvényként nő. A növekvő ellenállás hatására az áramkörben lecsökken az áramerősség, és a kívánt szinten stabilizálódik. A termisztorok megtalálhatók többek között villanymotorokban, általános háztartási készülékekben (pl. mikrohullámú sütő vagy sütő), automatizálási rendszerekben vagy az autóiparban.
A PTC termisztorok speciális típusai a polimer biztosítékok. Kialakításuk a termisztor elvén alapul – a maximális áramerősség túllépése esetén az alkatrész hőmérséklete megemelkedik, az ellenállás pedig kiugrik, ami az áramkör megszakadását okozza (azonban az áramkörön továbbra is alacsony áram folyik át).
A termisztoroknak fontos korai figyelmeztető funkciójuk is van, hiszen a tűzvédelmi rendszerek legfontosabb részei. Amint a hőmérséklet a beállított érték fölé emelkedik, a riasztórendszer jelzést ad ki, hogy figyelmeztessen a tűz lehetőségére. Ebben az esetben nagyon fontos a rendkívül érzékeny és megbízható mérés, amit a cikkben tárgyalt hőrezisztív komponensek garantálnak.
Raktár:
