science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Hoe werken thermistors?

Als circuitcomponenten waarvan de weerstand varieert met de temperatuur, hebben thermistors een breed scala aan toepassingen in de elektronica-industrie. Alle materialen hebben weerstand, en tot op zekere hoogte, dat de weerstand varieert met de temperatuur voor alle materialen. In een geleider of conventionele weerstand is deze variatie verwaarloosbaar, maar in een thermistor kan een verandering in temperatuur van een enkele graad een weerstandsverandering van 100 ohm of meer veroorzaken. Elke thermistor werkt binnen een karakteristiek temperatuurbereik.

NTC- en PTC-thermistoren

De weerstand van een negatieve temperatuurcoëfficiëntthermistor, die het meest gebruikelijke type thermistor is, daalt als de temperatuur stijgt; dat van een positieve temperatuurcoëfficiënt thermistor stijgt met stijgende temperatuur. Fabrikanten vormen thermistors in verschillende vormen voor gebruik in verschillende soorten circuits. De meest voorkomende is de hielthermistor, die eruit ziet als een conventionele weerstand met zijn cilindrische lichaam en leidingen die zich uitstrekken vanaf elk uiteinde. Variaties omvatten schijf-, chip-, staaf- en wasmachine-vormige thermistors. Thermistors zijn kleine, duurzame solid state-apparaten en niet erg duur in de productie, dus ze hebben een breed scala aan toepassingen.

Kenmerken van NTC-thermistors

NTC-thermistors zijn geclassificeerd op basis van hun R25 waarden, of hun weerstand bij 25 graden Celsius, evenals de tijd die het kost om te reageren op een temperatuurverandering en het vermogen met betrekking tot stroom. Deze waarden worden bepaald door de halfgeleidende materialen die worden gebruikt bij de vervaardiging. Deze materialen omvatten oxiden van mangaan, nikkel, koper, kobalt of ijzer, die tot een poeder worden vermalen, met een bindmiddel worden gemengd en met warmte worden behandeld om een ​​keramisch materiaal te produceren. De leidingen kunnen vóór warmtebehandeling in de suspensie worden ingebracht of daarna worden toegevoegd. Ze zijn strategisch op afstand geplaatst om te profiteren van de geleidende eigenschappen van het thermistormedium.

Twee typen PTC-thermistors

In een NTC-thermistor neemt de weerstand af met de stijgende temperatuur omdat warmte de halfgeleider veroorzaakt. geleidende materialen in de suspensie om meer geleidende elektronen vrij te maken. In een PTC-thermistor verlaagt de temperatuur echter de geleidbaarheid van het materiaal. Een PTC-thermistor kan worden gemaakt van silicium - wat een "silistor" wordt genoemd - of van een polykristallijn keramisch materiaal dat is gedoteerd om het halfgeleidend te maken. Beide worden meer bestand tegen stroom als de temperatuur toeneemt, maar in het tweede geval verandert de relatie tussen weerstand en temperatuur snel bij een drempeltemperatuur en wordt het apparaat snel zeer resistent. Dit type thermistor staat bekend als een schakel-thermistor.

Toepassingen van Thermistors

De eigenschappen van PTC-thermistors zijn handig voor bescherming tegen overstroom, omdat weerstand ertoe leidt dat het apparaat zelf oververhit raakt. Ze worden ook gebruikt in zelfregelende verwarmingstoestellen, als tijdvertragingsschakelaars en in motoren om de ontstekingsstroom te onderbreken zodra de motor draait. NTC-thermistors, die de temperatuur nauwkeurig kunnen bewaken, hebben meer toepassingen dan PTC-monitoren. Ze zijn componenten van vele typen thermostaten, zowel in gebouwen als in auto's, en omdat ze ook de aanwezigheid van vloeistoffen door temperatuurkarakteristieken kunnen detecteren, worden ze gebruikt in putpomp- en andere soorten schakelaars. NTC-thermistors zijn meestal componenten van digitale thermometers en sensoren die het vermogen regelen voor een apparaat op basis van temperatuur.