Термистор

Конструкция и разновидности терморезисторов

Резистивный элемент терморезистора изготавливают методом порошковой металлургии из оксидов, галогенидов, халькогенидов некоторых металлов, в различном конструктивном исполнении, например в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок, и размерами от 1—10 микрометров до нескольких сантиметров.

По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы) температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.

Терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC-термисторы) изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов (например, MnO, СoOx, NiO и CuO), полупроводников типа AIII BV, стеклообразных, легированных полупроводников (Ge и Si), и других материалов. PTC-термисторы изготовляют из твёрдых растворов на основе BaTiO3, что даёт положительный ТКС.

Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.

Терморезисторы способны работать в различных климатических условиях и при значительных механических нагрузках. Однако, с течением времени, при жёстких условиях его эксплуатации, например, термоциклировании, происходит изменение его исходных термоэлектрических характеристик, таких как:

  • номинального (при 25 °C) электрического сопротивления;
  • температурного коэффициента сопротивления.

Также существуют комбинированные приборы, такие как терморезисторы с косвенным нагревом. В этих приборах в одном корпусе совмещены терморезистор с гальванически изолированным нагревательным элементом, задающего температуру терморезистора, и, соответственно, его сопротивление. Такие приборы могут использоваться в качестве переменного резистора, управляемого напряжением, приложенным к нагревательному элементу такого терморезистора.

Температура рассчитывается при помощи уравнения Стейнхарта — Харта:

1T=A+Bln⁡(R)+Cln⁡(R)3{\displaystyle {1 \over T}=A+B\ln(R)+C^{3}}

где T — температура в К;
R — сопротивление в Ом;
A,B,C — константы термистора, определённые при градуировке в трёх температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 °С.

Одним из существенных недостатков «бусинковых» термисторов, как температурных датчиков, является то, что они не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки. Не существует стандартов, регламентирующих их номинальную характеристику сопротивление — температура. «Дисковые» термисторы могут быть взаимозаменяемыми, однако при этом лучшая допускаемая погрешность не менее 0,05 °С в диапазоне от 0 до 70 °С. Типичный 10-килоомный термистор в диапазоне 0—100 °С имеет коэффициенты, близкие к следующим значениям:

A=1,03∗10−3{\displaystyle A=1,03*10^{-3}};
B=2,93∗10−4{\displaystyle B=2,93*10^{-4}};
C=1,57∗10−7{\displaystyle C=1,57*10^{-7}}.

Чем можно заменить

Менять терморезистор лучше всего на аналогичный, сверяясь со справочником или технической документацией. Однако при наличии опыта и знаний об устройстве того или иного аппарата можно заменить ТР на обычный проволочный резистор. Следует проверить:

  • условия срабатывания реле – по времени или напряжению;
  • изменение времени выхода на рабочий режим;
  • необходимость последовательного соединения сразу нескольких резисторов.

Важно понимать, какие функции выполнял ТР. В некоторых случаях замена окажется нецелесообразной либо невозможной

Терморезисторы – необходимый элемент для функционирования современной электротехники. Это точный и эффективный датчик, позволяющий контролировать работу устройств во многих сферах. Его применяют уже более 90 лет, заменить его в ближайшее время удастся с малой вероятностью.

Конструкция и разновидности терморезисторов

Термисторы с аксиальными выводами

SMD-термисторы

Резистивный элемент терморезистора изготавливают методом порошковой металлургии из оксидов, галогенидов, халькогенидов некоторых металлов, в различном конструктивном исполнении, например в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок, и размерами от 1—10 микрометров до нескольких сантиметров.

По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы) температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.

Терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC-термисторы) изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов (например, MnO, СoOx, NiO и CuO), полупроводников типа AIII BV, стеклообразных, легированных полупроводников (Ge и Si), и других материалов. PTC-термисторы изготовляют из твёрдых растворов на основе BaTiO3, что даёт положительный ТКС.

Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.

Терморезисторы способны работать в различных климатических условиях и при значительных механических нагрузках. Однако, с течением времени, при жёстких условиях его эксплуатации, например, термоциклировании, происходит изменение его исходных термоэлектрических характеристик, таких как:

  • номинального (при 25 °C) электрического сопротивления;
  • температурного коэффициента сопротивления.

Также существуют комбинированные приборы, такие как терморезисторы с косвенным нагревом. В этих приборах в одном корпусе совмещены терморезистор и гальванически развязанный от него нагревательный элемент, задающий температуру терморезистора, и, соответственно, его электросопротивление. Такие приборы могут использоваться в качестве переменного резистора, управляемого напряжением, приложенным к нагревательному элементу такого комбинированного прибора.

Температура рассчитывается по уравнению Стейнхарта — Харта:

1T=A+Bln⁡(R)+Cln⁡(R)3{\displaystyle {1 \over T}=A+B\ln(R)+C^{3}}

где T — температура, К;
R — сопротивление, Ом;
A,B,C — константы термистора, определённые при градуировке в трёх температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 °С.

Одним из существенных недостатков «бусинковых» термисторов, как температурных датчиков, является то, что они не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки. Не существует стандартов, регламентирующих их номинальную характеристику сопротивление — температура. «Дисковые» термисторы могут быть взаимозаменяемыми, однако при этом лучшая допускаемая погрешность не менее 0,05 °С в диапазоне от 0 до 70 °С. Типичный 10-килоомный термистор в диапазоне 0—100 °С имеет коэффициенты, близкие к следующим значениям:

A=1,03∗10−3{\displaystyle A=1,03*10^{-3}};
B=2,93∗10−4{\displaystyle B=2,93*10^{-4}};
C=1,57∗10−7{\displaystyle C=1,57*10^{-7}}.

Проверка сопротивления на плате

Элементы, имеющие омическое сопротивление до 200 Ом, должны прозваниваться в этом диапазоне измерений. Если же показания прибора указывают бесконечность, необходимо увеличить переключателем измеряемый диапазон с 200 Ом до 2000 Ом (2кОм) и выше в зависимости от испытываемого номинала. Перед тем как проверить мультиметром резистор не выпаивая его, нужно:

  • отключить источник питания;
  • отпаять один вывод R, так как из-за смешанного соединения элементов в схеме могут иметься различия между номиналом элемента и показаниями его фактической величины в общей схеме при измерении;
  • произвести замер.

Кроме постоянных резисторов, существуют следующие виды элементов:

  • переменный (реостат);
  • подстроечный;
  • термистор или терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом;
  • позистор с положительным температурным коэффициентом;
  • варистор изменяет свои значения от приложенного к нему напряжения;
  • фоторезистор меняет свои значения от направленного на него светового потока.

Читать также: Сталь 65г закалка ножа

Проверка резистора мультиметром для измерения работоспособности переменных и подстроечных элементов осуществляется путём присоединения к среднему выводу одного из щупов, к любому из крайних выводов второго щупа. Необходимо произвести регулировку движка измеряемого элемента в одну сторону до упора и обратно, при этом показание прибора должно измениться от минимума до паспортного или фактического сопротивления резистора. Аналогично нужно провести измерение со вторым крайним выводом потенциометра.

Чтобы проверить позистор мультиметром, необходимо подключить измерительный прибор к выводам и приблизить его к источнику тепла. Сопротивление должно увеличиваться в зависимости от приложенной к нему температуры. Тех, кто работает с электроникой, знают, как проверить мультиметром термистор. Перед этим нужно учесть, что при воздействии на него температуры нагретого паяльника его термосопротивление должно уменьшаться. Перед тем как проверить термистор и позистор на плате, необходимо выпаять один из выводов и после этого провести измерение.

Терморезисторы могут работать как при высоких температурах, так и при низких. Позисторы и термисторы применяются там, где необходимо контролировать температуру, например в электронных термометрах, температурных датчиках и других устройствах.

Проверка варистора мультиметром

Теперь о том, как правильно проверить данный радиоприбор на его пригодность. Самый лучший вариант – это проверка мультиметром. Варисторы проверяются на сопротивление. Если эта характеристика, показываемая мультиметром, большая, то сам прибор находится в отличном состоянии. Если величина малая, то этот элемент лучше нигде не использовать.

Итак, давайте рассмотрим, как пользоваться мультиметром, для определения сопротивления. Запомните, что этот тестовый прибор может измерять напряжение и силу тока. Напомним, что при проверке постоянного напряжения, тестер выставляется в позицию «ACV», при проверке переменного в позицию «DCV». Но нас интересует именно проверка сопротивления.

Если варистор впаян в схему, то его один конец надо обязательно отпаять, чтобы другие элементы цепи не влияли на корректность снятия показаний. Тестер переключается в режим сопротивления. С помощью рукоятки на мультиметре выставляется величина, обозначенная в кОм, соответствующая величине сопротивления самого варистора, которое указывается на корпусе прибора. Обязательно надо учитывать допуск величины. К примеру, если данный показатель варистора составляет 200 кОм, то с учетом допуска (15%) проверку можно проводить в пределах от 170 до 230 кОм. Если выявляется, что параметр элемента больше или меньше этих значений, то его можно считать неисправным.

Как работает

Терморезистор — полупроводниковый элемент с меняющимися характеристиками (по сопротивлению) в зависимости от температуры. Изделие изобрели в 1930 году, а его создателем считается известный ученый Самуэль Рубен. С момента появления терморезистор получил широкое распространение в радиоэлектронике и успешно применяется во многих смежных сферах.

Деталь изготавливается с применением материалов, имеющих высокий температурный коэффициент (ТК). В основе лежат специальные полупроводники, по характеристикам превосходящие наиболее чистые металлы и их сплавы.

При получении главного резистивного элемента применяются оксиды некоторых металлов, галогениды и халькогениды. Для изготовления используется медь, никель, марганец, кобальт, германий, кремний и другие вещества. В процессе производства полупроводнику придется разная форма. В продаже можно найти терморезисторы в виде тонких трубок, крупных шайб, тонких пластинок или небольших круглых элементов. Некоторые детали имеют габариты, исчисляемые несколькими микронами.

Термистор, это резистор с большим значением температурного коэффициента сопротивления (ТКС). При изменении температуры токопроводящего материала термистора его электрическое сопротивление значительно изменяется. Термисторы могут быть как с положительным, так и с отрицательным ТКС. Термисторы с положительным ТКС называются PTC-термисторы или позисторы, с отрицательным – NTC-термисторы. При нагреве PTC-термистора (позистора) его сопротивление увеличивается. При нагреве NTC-термистора его сопротивление уменьшается.

Основные параметры и характеристики терморезисторов с отрицательным ТКС.

Сопротивление позистора соответствует номинальному Rн, указанному в справочной документации обычно при температуре 25 гр. Цельсия, реже при 20. В начале нагрева PTC-термистора его сопротивление будет незначительно уменьшаться до некоторого минимального значения Rмин. При дальнейшем нагреве до некоторой температуры Tref сопротивление позистора станет незначительно увеличиваться.

Дальнейший нагрев на участке температур от Tref до максимально допустимого значения влечёт стремительное увеличение сопротивления. При этом разница сопротивлений может достигать нескольких порядков.

Как определить номинал резистора по маркировке

Для определения работоспособности желательно знать номинал. Как определить номинал резистора по цветовой маркировке, мы подробно рассказали в этой статье.

Немного дополним информацию о способах маркировки SMD резисторов. Из-за малого размера на них практически невозможно нанести традиционную цветовую маркировку, поэтому предусмотрена особая система идентификации. В обозначение входят: 3 или 4 цифры, 2 цифры и буква.

В первой системе первые две или три цифры характеризуют численное значение резистора, а последняя является показателем множителя, обозначающим степень, в которую возводят 10 для получения окончательного результата. Если сопротивление ниже 1 Ом, то для определения местонахождения запятой служит символ R. Например, сопротивление 0,05 Ом выглядит как 0R05.

Высокоточные (прецизионные) резисторы имеют очень малые размеры, поэтому нуждаются в компактной маркировке. Она состоит из трех цифр – первые две являются кодом, а третья – множителем. Каждому коду соответствует трехзначное значение сопротивления, определяемое по таблице. Такая маркировка выполняется в соответствии со стандартом EIA-96, разработанным для резисторов с допуском по сопротивлению не выше 1%.

Таблица кодов для прецизионных резисторов

Код Значение Код Значение Код Значение Код Значение Код Значение
01 100 17 147 33 215 49 316 65 464 81 681
02 102 18 150 34 221 50 324 66 475 82 698
03 105 19 154 35 226 51 332 67 487 83 715
04 107 20 158 36 232 52 340 68 499 84 732
05 110 21 162 37 237 53 348 69 511 85 750
06 113 22 165 38 243 54 357 70 523 86 768
07 115 23 169 39 249 55 365 71 536 87 787
08 118 24 174 40 255 56 374 72 549 88 806
09 121 25 178 41 261 57 383 73 562 89 825
10 124 26 182 42 267 58 392 74 576 90 845
11 127 27 187 43 274 59 402 75 590 91 866
12 130 28 191 44 280 60 412 76 604 92 887
13 133 29 196 45 287 61 422 77 619 93 909
14 137 30 200 46 294 62 432 78 634 94 931
15 140 31 205 47 301 63 443 79 649 95 953
16 143 32 210 48 309 64 453 80 665 96 976

Внутреннее устройство элемента

Резистор меняет свое сопротивление с нагревом, как и позистор. Как проверить первый элемент? С этим все просто. У резистора значения колеблются в незначительных пределах. Позистор же способен полностью блокировать проходящий по нему ток, как и темистор. Только у последнего наблюдается обратная зависимость от температуры.

Чтобы знать, как проверить исправность позистора, следует определить основные его рабочие характеристики. К ним относят:

  • сопротивление номинальное при нормальной температуре окружающей среды (чаще это 20-25 градусов);
  • сопротивление переключения определяется в точке характеристики зависимости сопротивления от температуры, когда первый параметр увеличивается в 2 раза по сравнению с номинальным значением;
  • максимальное напряжение, которое может выдержать элемент без выхода из строя;
  • значения токовых нагрузок: номинальное, переключения, максимально возможное и опрокидывания; для проверки эти параметры важны только в том случае, если позистор будет использоваться в схемах высокой точности.

Виды термических резисторов с положительным ТКС

Рассмотрим виды термических резисторов, для PTC и NTC они одинаковые.

Разновидности по особенностям действия

По типу действия (сработки) есть такие типы ТР:

  • с контактным принципом: термопары, датчики, элементы-термометры заполненные и биметаллические;
  • бесконтактные. Это терморезисторы с инфракрасным принципом. Распространенные в оборонной отрасли, могут реагировать на тепловые ИК излучения, оптические лучи, выделяемые газами и жидкостями.

Номинал, разновидности по температурным параметрам

Детали чаще рассматриваются в международной системе измерений СИ, в Кельвинах. Переводить К в градусы Цельсия нужно особым образом — сравнивая две шкалы.

Один градус К равен 1° C, но точки на шкалах разнятся: нулю по Цельсию отвечает 273.150 на линейке, градуированной Кельвинами. Также тут есть такая отметка как абсолютный ноль, но это не «0° C» — он равен отметке «−273.150 °C».

Терморезисторы различаются по степени реагирования на определенную температуру так:

  • низкотемпературные. Реагируют на t° ниже −102 °C (в Кельвинах 170° К);
  • средне. 170…510° К;
  • высоко: от 570° К;
  • отдельный тип: 900…1300° К.

Первоначальные характеристики терморезисторов — термисторов, позисторов — могут изменяться при функционировании с частыми колебаниями t°.

Установка

Сразу стоит обратить внимание, что работа с газовым оборудованием – дело ответственное и непростое. Это дело стоит доверять только специалистам

Многие жители нашей страны считают, что смогут сэкономить на услугах мастера, выполнив работу своими руками. Однако мельчайшая ошибка может нарушить работу всей системы, что повлечет за собой еще большие затраты.

Для начала давайте определимся с основными компонентами устройства. К ним относят сам датчик, кабельная муфта, несколько клемм для зажима электрокабеля и пластмассовый корпус, внутри которого все это находится. Прежде чем приступать к монтажу, необходимо выбрать правильное местоположение

Это особенно важно, если речь идет об уличном датчике. Для корректной работы на него не должны действовать многие внешние условия

Во-первых, на устройство не должны попадать прямые солнечные лучи. Это относится и к комнатным датчикам, но в помещение влияние данного фактора гораздо ниже. Эксперты рекомендуют по возможности размещать термодатчики на северных или северо-восточных стенах здания. Во-вторых, уровень влажности в данном месте должен соответствовать норме. Ни в коем случае нельзя устанавливать прибор на стенах, покрытых плесенью. В-третьих, датчик предназначен для измерения точной температуры воздуха. А значит, рядом с ним не должно находиться элементов, искусственно ее повышающих. К ним можно отнести вентиляцию, дымоход или даже дверь. В-четвертых, учитывайте высоту дома. К примеру, на зданиях высотой от четырех этажей и более датчик устанавливается между вторым и третьим этажами.

Итак, допустим, вы выбрали наиболее подходящее место, переходим непосредственно к установке. Чтобы прикрепить устройство к стене, придется снять крышку. Отметьте точки для крепежных отверстий. Рекомендуется прикручивать датчик к поверхности анкерными болтами. Далее к нему необходимо подсоединить провода. Открутите специальную гайку, используемую для уплотнения кабеля. Подключите два провода и закрутите гайку обратно. Готово, можно закрывать корпус пластиковой крышкой.

Установка термопредохранителей требуется не столь часто, так как большинство современных моделей уже оснащено ими. Но случается и такое, что датчик выходит из строя, после чего нужно искать ему замену

При покупке обращайте внимание на характеристики устройства

В данном случае нас интересует только уровень температуры, так как напряжение тока для котла неважно. Многие газовые обогреватели имеют специально отведенное для датчика место

Обычно где-то на патрубке. Перед установкой следует почистить этот фрагмент котла и нанести на него термопасту

Многие газовые обогреватели имеют специально отведенное для датчика место. Обычно где-то на патрубке. Перед установкой следует почистить этот фрагмент котла и нанести на него термопасту.

Проверка регулятора нагрева

При подозрении на поломку датчика температуры необходимо обратиться к специалисту либо разобраться с причинами нерабочего состояния агрегата самостоятельно. Как проверить функциональность элемента?

Проще всего снять термистор, поскольку он крепится непосредственно к ТЭНк. Во многих моделях, к примеру, Индезит, Самсунг, термодатчики находятся внизу машинки.

Извлечение термистора для замеров его сопротивления до и после нагревания предусматривает следующие действия:

  1. После предварительного выключения электропитания снимается задняя панель стиральной машины.
  2. Производится отсоединение контактов.
  3. Ослабляется крепление ТЭНа.
  4. Извлекается датчик.

Измерение сопротивления датчика температуры

В дальнейшем при помощи мультиметра измеряется сопротивление датчика температуры стиральной машины:

  • используемый инструмент следует правильно настроить;
  • к контактам термистора подключаются щупы мультиметра;
  • термодатчик помещается в воду.

Если датчик температуры ТЭНа находится в рабочем состоянии, отмечается понижение сопротивления

Важно помнить, что при 20 градусах максимально допустимая отметка сопротивления – 6 000 Ом. Чем температура воды будет выше, тем изучаемые показатели должны быть меньше

Специалисты советуют: если датчик оказался неисправным, лучше поставить новый.

Как проверить газонаполненный датчик:

  1. В первую очередь обесточивается машина и перекрывается вода.
  2. Производится демонтаж передней панели и задней стенки агрегата.
  3. Отсоединяются провода.
  4. Обычно в таких термостатах ломается медная трубка, из-за чего фреон выходит наружу. Решение проблемы – замена поврежденного датчика.

Как проверить биметаллический термостат? Чтобы его достать, понадобится также добраться до бака и отсоединить все контакты. Для теста пригодится мультиметр, с помощью которого устанавливается сопротивление термостата. Если оно падает после помещения регулятора в горячую воду, значит, поломку следует искать в другом месте. В противном случае, осуществляется замена элемента.

Устройство и виды

Терморезистор – это полупроводниковый прибор, сопротивление которого зависит от его температуры. В зависимости от типа элемента сопротивление может повышаться или падать при нагреве. Различают два вида терморезисторов:

  • NTC (Negative Temperature Coefficient) – с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Часто их называют «Термисторы».
  • PTC (Positive Temperature Coefficient) – с положительным ТКС. Их также называют «Позисторы».

Важно! Температурный коэффициент электрического сопротивления – это зависимость сопротивления от температуры. Описывает, на сколько Ом или процентов от номинальной величины изменяется сопротивление элемента при повышении его температуры на 1 градус Цельсия

Например, у обычных резисторов положительный ТКС (при нагреве сопротивление проводников повышается).

Терморезисторы бывают низкотемпературными (до 170К), среднетемпературными (170-510К) и высокотемпературными (900-1300К). Корпус элемента может быть выполнен из пластика, стекла, металла или керамики.

Условное графическое обозначение терморезисторов на схеме напоминает обычные резисторы, а отличием является лишь то, что они перечеркнуты полосой и рядом указывается буква t.

Кстати, так обозначаются любые резисторы, сопротивление которых изменяется под воздействием окружающей среды, а род воздействующих величин и указывается буквой, t – температура.

Основные характеристики:

  • Номинальное сопротивление при 25 градусах Цельсия.
  • Максимальный ток или мощность рассеяния.
  • Интервал рабочих температур.
  • ТКС.

Интересный факт: Терморезистор изобретен в 1930 году ученым Самюэлем Рубеном.

Давайте подробнее рассмотрим, как устроен и для чего нужен каждый из них.

Особенности конструкций

По своей природе терморезисторы являются аналоговыми и делятся на два вида:

  • металлические (позисторы),
  • полупроводниковые (термисторы).

Позисторы

Материалом для терморезисторов можно использовать далеко не любые проводники тока, так как к этим устройствам предъявляются некоторые требования. Материал для их изготовления должен обладать высоким ТКС.

Для таких требований подходят медь и платина, не считая их высокой стоимости. Практически широко применяются медные образцы терморезисторов ТСМ, у которых линейность зависимости сопротивления от температуры намного выше. Их недостатком является малое удельное сопротивление, быстрая окисляемость. В связи с этим термосопротивления на основе меди имеют ограниченное применение, не более 180 градусов.

Позисторы PTC предназначены для ограничения тока при нагревании от более высокой рассеиваемой мощности. Поэтому их размещают последовательно в цепь переменного тока, чтобы уменьшить ток. Они (буквально любой из них) становятся горячими от слишком большого тока. Эти приспособления используют в устройстве защиты цепи, таком как предохранитель, в качестве таймера в схеме размагничивания катушек ЭЛТ-мониторов.

Для информации. Что такое позистор? Прибор, электрическое сопротивление которого растет в зависимости от его температуры, называется позистором (PTC).

Примеры позисторов

Термисторы

Устройство с отрицательным температурным коэффициентом (это когда, чем выше температура, тем ниже сопротивление) называется терморезистором NTC.

Для информации. Все полупроводники имеют меняющееся сопротивление по мере увеличения или уменьшения температуры. В этом проявляется их сверхчувствительность.

Характеристики и обозначение термистора

Термисторы NTC широко используются в качестве ограничителей пускового тока, самонастраивающихся сверхтоковых защит и саморегулируемых нагревательных элементов. Обычно эти приборы устанавливаются параллельно в цепь переменного тока.

Их можно встретить повсюду: в автомобилях, самолетах, кондиционерах, компьютерах, медицинском оборудовании, инкубаторах, фенах, электрических розетках, цифровых термостатах, переносных обогревателях, холодильниках, печах, плитах и других всевозможных приборах.

Термистор используется в мостовых цепях.

Спирали

Подобные элементы в значительной степени заменили проволочные в промышленности. Это особенно заметно в случае с 50 М термопреобразователями сопротивления. Эта конструкция имеет проволочную катушку, которая может свободно расширяться, в зависимости от температуры, и удерживаться на месте некоторой механической опорой, которая позволяет катушке сохранять свою форму.

Такая конструкция без натяжения позволяет чувствительному проводу расширяться и сжиматься без воздействия других материалов: в этом отношении он аналогичен SPRT, первичному стандарту, на котором основан ITS-90, обеспечивая при этом долговечность, необходимую для промышленного использования.

Основой чувствительного элемента является небольшая катушка из платиновой проволоки. Эта катушка напоминает нить в лампе накаливания. Корпус или оправка представляет собой твердо обожженную керамическую оксидную трубку с одинаково расположенными отверстиями, проходящими поперек осей. Катушка вставляется в отверстия оправки и затем упаковывается очень тонко измельченным керамическим порошком. Это позволяет сенсорному проводу двигаться, оставаясь при этом в хорошем тепловом контакте с процессом. Эти элементы работают при температуре до 850 °С.

Конструкция и материалы

Большим преимуществом термисторов является разнообразие форм и миниатюрность. Основные конструктивные типы: бусинковые (0,1-1 мм), дисковые (2,5-18 мм), цилиндрические (3-40 мм), пленочное покрытие (толщина 0,2-1 мм). Выпускаются бусинковые термисторы диаметром до 0,07 мм с выводами толщиной 0,01 мм. Такие миниатюрные датчики позволяют измерять температуру внутри кровеносных сосудов или растительных клеток. Большинство термисторов – керамические полупроводники, изготовленные из гранулированных оксидов и нитридов металлов путем формирования сложной многофазной структуры с последующим спеканием (синтерация) на воздухе при 1100-1300 С.

Сложные двойные и тройные структуры оксидов переходных металлов, такие как (AB)3O4, (ABC)3O4 лежат в основе термисторов. Распространенной формулой является (Ni0.2Mn0.8)3O4. Наиболее стабильными термисторами при температурах ниже 250 С являются термисторы на основе смешанных оксидов мания и никеля или магния, никеля и кобальта, имеющие отрицательный ТКС. Удельная проводимость термистора r (25 C) зависит от химического состава и степени окисления. Дополнительное управление проводимостью осуществляется добавлением очень малых концентраций таких металлов как Li и Na.

Устройство терморезистора.

При изготовлении бусинковых термисторов бусинки наносятся на две параллельные платиновые проволоки при температуре 1100 С, проволоки разрезаются на куски для получения необходимой конфигурации выводов. На бусинки наносится стеклянное покрытие, спекаемое при 300 С, либо бусинки герметизируются внутри миниатюрных стеклянных трубок.

Для получения металлических контактов в дисковых термисторах, на диск наносится металлическое покрытие Pt-Pd-Ag и выводные проводники соединяются с покрытием пайкой или прессованием. Номинальное сопротивление термисторов значительно выше, чем у металлических термометров сопротивления, оно обычно составляет 1, 2, 5, 10, 15 и 30 кОм. Поэтому может применяться двухпроводная схема включения.

Терморезисторы - Радиоэлементы #3Терморезисторы — Радиоэлементы #3

Стабильность

Причины нестабильности термисторов следующие:

  • напряжения, возникающие в материале при термоциклировании и образование микротрещин;
  • структурные изменения в полупроводнике;
  • внешнее загрязнение (водой и др. веществами) и в результате химические реакции в порах и на поверхности полупроводника;
  • нарушение адгезии металлической пленки;
  • миграция примесей из металлических контактов в материал термистора.

Будет интересно Что такое фоторезистор?

Для получения стабильного состояния термисторы подвергают старению (до 500-700 дней). Как правило, во время старения наблюдается рост сопротивления. При длительном использовании термисторов, они уходят за пределы допуска, в большинстве случаев, термисторный термометр показывает температуру несколько ниже, чем значение, определенное по номинальной характеристике. Исследования показывают, что бусинковые термисторы могут проявлять очень высокую стабильность (дрейф до 3 мК за 100 дней при 60 С).

Дисковые термисторы менее стабильны (дрейф до 50 мК за 100 дней при 60 С). Термисторы представляют особый интерес для измерения низких температур благодаря своей относительной нечувствительности к магнитным полям. Некоторые типы термисторов могут применяться до температуры минус 100 С. Диапазон наилучшей стабильности термисторов – от 0 до 100 С. Основными преимуществами термисторов являются вибропрочность, малый размер, малая инерционность и невысокая цена.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий