Кіріспе

Терморезистор – температураға байланысты өзгеретін жартылай өткізгіш резистор. Термистор сөзі "термо" және "резистор" сөздерінің қосылуынан пайда болған. Термисторлар өткізгіштік қасиеттеріне қарай жіктеледі. Теріс температуралық коэффициенті (NTC) бар термисторлардың температурасы жоғарылағанда кедерігі төмендейді, ал оң температуралық коэффициенті (PTC) бар термисторлардың температурасы жоғарылағанда кедерігі артады. NTC термисторлары көлемдік ток шектегіштері және температура сенсорлары ретінде кеңінен қолданылады, ал PTC термисторлары өздігінен қайта орналасатын тоқтан қорғағыштар және өздігінен реттелетін жылыту элементтері ретінде қолданылады. Термистордың жұмыс температурасы оның конструкциясына байланысты және әдетте -100 °C мен 300 °C (-148 °F және 572 °F) аралығында болады.

PTC (жағымды температуралық коэффициент)

PTC термисторларының көпшілігі допингтелген поликристалликалық керамикадан (барий титанат (BaTiO3) және басқа да қосылыстардан) жасалады, олардың кедергісі белгілі бір сын температурада кенеттен көтеріледі. Барий титанаты ферроэлектрлік және оның диэлектрлік тұрақтысы температураға байланысты өзгереді. Кюри температурасынан төмен, жоғары диэлектрлік тұрақты кристалл түйіршіктері арасында потенциалдық кедергілердің пайда болуына жол бермейді, бұл төмен кедергіге әкеледі. Бұл аймақта құрылғыда температураның кішігірім теріс коэффициенті бар. Кюри температурасында диэлектрлік тұрақтылық түйіршік шекараларында потенциалдық кедергілердің пайда болуына мүмкіндік беретіндей төмендейді, ал кедергі температурамен күрт өседі. Тіпті жоғары температурада материал НТК мінез-құлқына қайта оралады. Термистордың тағы бір түрі - силистор (термиялық сезімтал кремнийлі резистор). Силисторлар жартылай өткізгіш компонент ретінде кремнийді қолданады. Керамикалық ПТК термисторларынан айырмашылығы, силисторлардың кедергі-температура сипаттамасы дерлік сызықтық болады. Кремнийлі ПТК термисторлары НТК термисторларына қарағанда әлдеқайда аз дрейфке ие. Олар герметикалық жабылатын осьтік қосылыстың шыны қаптамасында орналасқан тұрақты құрылғылар. Барий титанаты термисторларын өздігінен басқарылатын қыздырғыштар ретінде пайдалануға болады; белгілі бір кернеу үшін керамика белгілі бір температураға дейін қыздырылады, бірақ пайдаланылатын қуат керамикадан жылу шығынына байланысты болады. ПТК термисторларын қуаттандыру динамикасы оларды кең ауқымды қолдануға мүмкіндік береді. Кернеу көзіне алғаш қосылғанда, төмен, суық кедергіге сәйкес келетін үлкен ток ағылады, бірақ термистор өзін-өзі қыздырған кезде ток шектейтін токқа (және тиісті құрылғының ең жоғары температурасына) жеткенше азаяды. Токты шектеу әсері сақтандырғыштарды алмастыра алады. Көптеген ЭЛТ мониторлары мен телевизорларының магнитсіздендіру схемаларында дұрыс таңдалған термистор магнитсіздендіру ораммен қатар қосылады. Бұл магнитсіздендіру әсерін жақсарту үшін токтың тегіс төмендеуін қамтамасыз етеді. Кейбір магнитсіздендіру схемаларында термисторды қосымша қыздыруға (және нәтижедегі токты азайтуға) арналған қосымша қыздыру элементтері бар. ПТК термисторларының тағы бір түрі - полимерлік ПТК, ол "Polyswitch", "Semifuse" және "Multifuse" сияқты сауда маркаларымен сатылады. Бұл пластиктен тұрады, оның ішіне көміртек түйіршіктері енгізілген. Пластик суығанда, көміртек түйіршіктері бір-бірімен байланысып, құрылғы арқылы өткізгіш жолды құрайды. Пластик қызған кезде, ол кеңейіп, көміртек түйіршіктерін бір-бірінен ажыратып, құрылғының кедергісін арттырады, бұл одан әрі қызуға және кедергінің жылдам өсуіне әкеледі. BaTiO3 термисторы сияқты, бұл құрылғы температураны өлшеу үшін емес, жылу немесе тізбекті басқару үшін пайдалы өте сызықтық емес кедергі/температуралық жауапқа ие. Токты шектейтін тізбек элементтерінен басқа, жылуды бақылау үшін пайдалы сымдар немесе жолақтар түрінде өздігінен шектелетін қыздырғыштар жасалуы мүмкін. ПТК термисторлары ыстық/жоғары кедергі күйіне "құлыптанады": қызғаннан кейін олар салқындағанға дейін сол жоғары кедергі күйінде қалады. Бұл әсерді қарапайым құлыптауыш/жад схемасы ретінде пайдалануға болады, әсерді екі ПТК термисторын тізбектеп қосу арқылы күшейтуге болады, біреуі салқын, екіншісі ыстық күйде. ПТК термисторы үшін IEC стандарттық символына тікбұрыштың астында "+t°" белгісі кіреді.

ҰТК

10 К ретті төмен температураны өлшеуге арналған термометр ретінде қолданылады. Электрмен жабдықтау тізбектеріндегі кірістік ток шектегіші ретінде, олар бастапқыда жоғары кедергіге ие, бұл қосылған кезде үлкен токтардың ағылуын болдырмайды, содан кейін қызып, қалыпты жұмыс кезінде жоғары ток ағынын қамтамасыз ету үшін кедергісі төмендейді. Бұл термисторлар әдетте өлшеуге арналған термисторлардан әлдеқайда үлкен болады және осы мақсатқа арнап жасалған. Инкубатордың температурасын бақылау үшін де қолданылады. Термисторлар заманауи цифрлық термостаттарда және зарядтау кезінде аккумуляторлардың температурасын бақылау үшін жиі пайдаланылады. 3D принтерлердің қыздыру бөліктерінде олар жиі қолданылады; олар бөлінетін жылуды бақылайды және принтердің басқару схемасына пластикалық жіпті балқыту үшін тұрақты температураны ұстауға мүмкіндік береді. Тамақ өңдеу және дайындау өнеркәсібінде, әсіресе тамақ сақтау жүйелері мен тамақ дайындау үшін қолданылады. Тамақтан жұққан аурулардың алдын алу үшін дұрыс температураны сақтау маңызды. Тұтыну тауарлары өнеркәсібінде температураны өлшеу үшін қолданылады. Тостерлер, кофе дайындағыштар, тоңазытқыштар, мұздатқыштар, шаш кептіргіштер және т.б. дұрыс температураны бақылау үшін термисторларға сенеді. NTC термисторлары жалаңаш және қосымша ұштармен келеді, ал біріншісі лазерлік диод сияқты нақты нүктелерде жоғары дәлдікке қол жеткізу үшін нүктелік сезімделуге арналған. Конвективті (термиялық) инерциялық сенсордың жабық кеңістігіндегі температура профилін өлшеу үшін де қолданылады. Термистор зондты жинақтары қатал ортада сенсорды қорғайды. Термистордың сезгіш элементі HVAC/R, ғимаратты автоматтандыру, бассейн/Spa, энергетика және өнеркәсіптік электроника сияқты салаларда қолдану үшін әртүрлі корпусқа орнатылуы мүмкін. Корпустар тот баспайтын болаттан, алюминийден, мыстан немесе пластиктен жасалуы мүмкін, ал конфигурацияларында бұрандалы (NPT және т.б.), фланцты (орнатуды жеңілдету үшін тесіктері бар) және түзу (жазық ұшы, сүйір ұшы, дөңгелек ұшы және т.б.) түрлері бар. Термистор зондты жинақтары өте берік және қолданбаның қажеттіліктеріне сәйкес келеді. Зондты жинақтар зерттеу, инженерлік және өндірістік техниканың жақсаруымен жылдар бойы танымал болды. UL мойындаған NTC термисторлары XGPU2 санатында жабдық өндірушілеріне өнімдерінің қауіпсіздігіне рұқсат алу кезінде уақытты және ақшаны үнемдеуге көмектеседі. DO 35 герметикалық жабық шыныдан жасалған термисторлар 250 °C-қа дейін жұмыс істей алады, бұл оларға UL сенсорлық элементке қатысты талаптар болғанда көптеген қолданбаларда артықшылық береді.

Тарих

Алғашқы NTC термодисторды 1833 жылы Майкл Фарадей ашқан, ол күміс сульфидінің жартылай өткізгіш қасиеттерін сипаттаған. Фарадей температураның көтерілуімен күміс сульфидінің кедергісі күрт төмендейтінін анықтаған. (Бұл жартылай өткізгіш материалды алғашқыда тіркелген байқау болды.) Ерте термисторларды жасау қиын болғандықтан және технологияның қолданылу аясы шектеулі болғандықтан, термисторлардың коммерциялық өндірісі 1930 жылдарға дейін басталмады. 1930 жылы Сэмюэл Рубен коммерциялық тұрғыдан пайдалы термодисторды ойлап тапты.