Τι είναι ένα θερμίστορ και ένα ποζίστορ και πού χρησιμοποιούνται

Ένα θερμίστορ είναι ένα εξάρτημα ημιαγωγού με ηλεκτρική αντίσταση που εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Εφευρέθηκε το 1930 από τον επιστήμονα Samuel Reuben, αυτό το εξάρτημα εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία.

Τα θερμίστορ είναι κατασκευασμένα από διαφορετικά υλικά, συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας (TCR) η οποία είναι αρκετά υψηλή — σημαντικά ανώτερη από τα κράματα μετάλλων και τα καθαρά μέταλλα, δηλαδή από ειδικούς, ειδικούς ημιαγωγούς.

Άμεσα, το κύριο ωμικό στοιχείο λαμβάνεται με τη μεταλλουργία σκόνης, την επεξεργασία χαλκογονιδίων, αλογονιδίων και οξειδίων ορισμένων μετάλλων, δίνοντάς τους διαφορετικά σχήματα, για παράδειγμα, με τη μορφή δίσκων ή ράβδων διαφορετικών μεγεθών, μεγάλες ροδέλες, μεσαίους σωλήνες, λεπτές πλάκες, μικρές χάντρες, με μεγέθη από λίγα μικρά έως δεκάδες χιλιοστά...

Από τη φύση της συσχέτισης μεταξύ της αντίστασης του στοιχείου και της θερμοκρασίας του, χωρίζουν τα θερμίστορ σε δύο μεγάλες ομάδες - ποσίστορ και θερμίστορ.Τα posistors έχουν θετικό TCS (για το λόγο αυτό, τα posistors ονομάζονται και PTC thermistors) και τα thermistors έχουν αρνητικό TCS (γι' αυτό ονομάζονται θερμίστορ NTC).

Θερμίστορ — αντίσταση εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία από ημιαγωγικό υλικό με αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας και υψηλή ευαισθησία, πόζιστορ — αντίσταση εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία με θετικό συντελεστή. Έτσι, όσο αυξάνεται η θερμοκρασία του σώματος του posistor, η αντίστασή του μειώνεται και όσο αυξάνεται η θερμοκρασία του θερμίστορ, η αντίστασή του μειώνεται ανάλογα.

Υλικά για θερμίστορ σήμερα είναι: μίγματα πολυκρυσταλλικών οξειδίων μεταβατικών μετάλλων όπως το κοβάλτιο, το μαγγάνιο, ο χαλκός και το νικέλιο, ενώσεις τύπου IIIIBV, καθώς και ντοπαρισμένοι, υαλώδεις ημιαγωγοί όπως το πυρίτιο και το γερμάνιο και ορισμένες άλλες ουσίες. Αξιοσημείωτα είναι τα πόζιστορ στερεού διαλύματος τιτανικού βαρίου.

Τα θερμίστορ μπορούν να ταξινομηθούν ως:

• Κατηγορία χαμηλής θερμοκρασίας (θερμοκρασία λειτουργίας κάτω από 170 K).

• Κατηγορία μέσης θερμοκρασίας (θερμοκρασία λειτουργίας από 170 K έως 510 K).

• Κατηγορία υψηλής θερμοκρασίας (θερμοκρασία λειτουργίας 570 K και άνω).

• Μια ξεχωριστή κατηγορία υψηλής θερμοκρασίας (θερμοκρασία λειτουργίας από 900 K έως 1300 K).

Όλα αυτά τα στοιχεία, τόσο τα θερμίστορ όσο και οι πόζιστορ, μπορούν να λειτουργήσουν σε διαφορετικές κλιματικές εξωτερικές συνθήκες και κάτω από σημαντικά φυσικά εξωτερικά και τρέχοντα φορτία. Ωστόσο, υπό σοβαρή θερμοκυκλοποίηση, τα αρχικά θερμοηλεκτρικά χαρακτηριστικά τους, όπως η ονομαστική αντίσταση σε θερμοκρασία δωματίου και ο συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας, αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου.

Υπάρχουν και συνδυασμένα εξαρτήματα, για παράδειγμα, θερμίστορ που θερμαίνονται έμμεσα... Τα περιβλήματα τέτοιων συσκευών περιέχουν το ίδιο το θερμίστορ και ένα γαλβανικά απομονωμένο θερμαντικό στοιχείο που ρυθμίζει την αρχική θερμοκρασία του θερμίστορ και, κατά συνέπεια, την αρχική ηλεκτρική αντίστασή του.

Αυτές οι συσκευές χρησιμοποιούνται ως μεταβλητές αντιστάσεις που ελέγχονται από την τάση που εφαρμόζεται στο θερμαντικό στοιχείο του θερμίστορ.

Ανάλογα με το πώς επιλέγεται το σημείο λειτουργίας του χαρακτηριστικού I — V ενός δεδομένου εξαρτήματος, προσδιορίζεται και ο τρόπος λειτουργίας του θερμίστορ στο κύκλωμα. Και το ίδιο το χαρακτηριστικό I — V σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού και τη θερμοκρασία που εφαρμόζεται σε περίβλημα του εξαρτήματος.

Για τον έλεγχο των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας και την αντιστάθμιση των δυναμικά μεταβαλλόμενων παραμέτρων, όπως το ρεύμα που ρέει και η εφαρμοζόμενη τάση στα ηλεκτρικά κυκλώματα, που αλλάζουν μετά από αλλαγή των συνθηκών θερμοκρασίας, χρησιμοποιούνται θερμίστορ με σημείο λειτουργίας ρυθμισμένο στη γραμμική τομή του I-V. χαρακτηριστικό .

Αλλά το σημείο λειτουργίας παραδοσιακά ορίζεται στο τμήμα πτώσης του χαρακτηριστικού I — V (θερμίστορ NTC) εάν το θερμίστορ χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, ως εκκινητής, ρελέ χρόνου, σε ένα σύστημα παρακολούθησης και μέτρησης της έντασης της ακτινοβολίας μικροκυμάτων, σε συστήματα συναγερμού πυρκαγιάς, θερμικός έλεγχος, σε εγκαταστάσεις ελέγχου ροής χύδην ουσιών και υγρών.

Τα πιο δημοφιλή θερμίστορ και ποζίστορ μέσης θερμοκρασίας σήμερα με TCS από -2,4 έως -8,4% στο 1 K... Λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα αντιστάσεων από ohms έως megohms.

Υπάρχουν posistors με σχετικά χαμηλό TCR από 0,5% έως 0,7% σε 1 K κατασκευασμένα σε βάση πυριτίου. Η αντίστασή τους αλλάζει σχεδόν γραμμικά.Τέτοιοι πόζιστορ χρησιμοποιούνται ευρέως σε συστήματα σταθεροποίησης θερμοκρασίας και σε συστήματα ενεργού ψύξης διακοπτών ημιαγωγών ισχύος σε διάφορες σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές, ειδικά σε ισχυρές. Αυτά τα εξαρτήματα ταιριάζουν εύκολα σε σχηματικά σχέδια και δεν καταλαμβάνουν πολύ χώρο στον πίνακα.

Ένα τυπικό posistor έχει τη μορφή κεραμικού δίσκου, μερικές φορές πολλά στοιχεία εγκαθίστανται σε σειρά σε μία θήκη, αλλά πιο συχνά σε μία παραλλαγή σε μια προστατευτική επίστρωση σμάλτου. Οι πόζιστορ χρησιμοποιούνται συχνά ως ασφάλειες για την προστασία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων από υπέρταση και ρεύμα, καθώς και αισθητήρες θερμοκρασίας και αυτοσταθεροποιητικά στοιχεία, λόγω της ανεπιτήδευτης και φυσικής τους σταθερότητας.

Τα θερμίστορ χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλούς τομείς των ηλεκτρονικών, ειδικά όπου ο ακριβής έλεγχος της διαδικασίας θερμοκρασίας είναι σημαντικός. Αυτό ισχύει για εξοπλισμό μετάδοσης δεδομένων, τεχνολογία υπολογιστών, επεξεργαστές υψηλής απόδοσης και βιομηχανικό εξοπλισμό υψηλής ακρίβειας.

Ένα από τα απλούστερα και πιο δημοφιλή παραδείγματα εφαρμογών θερμίστορ είναι ο αποτελεσματικός περιορισμός του ρεύματος εισροής. Αυτή τη στιγμή, η τάση τροφοδοτείται στο τροφοδοτικό από το δίκτυο, εξαιρετικά απότομη φορτίο πυκνωτή σημαντική χωρητικότητα και μεγάλο ρεύμα φόρτισης ρέει στο πρωτεύον κύκλωμα, το οποίο μπορεί να κάψει τη γέφυρα διόδου.

Αυτό το ρεύμα είναι εδώ και περιορίζεται από το θερμίστορ, δηλαδή αυτό το εξάρτημα του κυκλώματος αλλάζει την αντίστασή του ανάλογα με το ρεύμα που το διέρχεται, γιατί σύμφωνα με το νόμο του Ohm θερμαίνεται. Στη συνέχεια, το θερμίστορ ανακτά την αρχική του αντίσταση, μετά από λίγα λεπτά, μόλις κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου.