Co je termistor a posistor a kde se používají

Termistor je polovodičová součástka s elektrickým odporem závislým na teplotě. Tato součást, kterou v roce 1930 vynalezl vědec Samuel Reuben, je stále široce používána v technologii.

Termistory jsou vyrobeny z různých materiálů, teplotní koeficient odporu (TCR) který je poměrně vysoký — výrazně převyšuje kovové slitiny a čisté kovy, tedy ze speciálních, specifických polovodičů.

Přímo se hlavní odporový prvek získává práškovou metalurgií, zpracováním chalkogenidů, halogenidů a oxidů některých kovů, které jim dávají různé tvary, například ve formě kotoučů nebo tyčí různých velikostí, velkých podložek, středních trubek, tenkých desek, malé korálky o velikostech od několika mikronů do desítek milimetrů...

Podle povahy korelace mezi odporem prvku a jeho teplotou rozdělují termistory na dvě velké skupiny — posistory a termistory.Pozistory mají kladný TCS (z tohoto důvodu se pozistory také nazývají PTC termistory) a termistory mají záporné TCS (proto se nazývají NTC termistory).

Termistor — teplotně závislý odpor vyrobený z polovodičového materiálu s negativním teplotním koeficientem a vysokou citlivostí, posistor — teplotně závislý odpor s kladným koeficientem. Se zvyšující se teplotou tělesa pozistoru tedy klesá jeho odpor a se zvyšováním teploty termistoru se odpovídajícím způsobem snižuje jeho odpor.

Materiály pro termistory jsou dnes: směsi polykrystalických oxidů přechodných kovů jako je kobalt, mangan, měď a nikl, sloučeniny typu IIIIBV, dále dopované, sklovité polovodiče jako křemík a germanium a některé další látky. Pozoruhodné jsou posistory tuhého roztoku titaničitanu barnatého.

Termistory lze klasifikovat jako:

• Třída nízké teploty (provozní teplota pod 170 K);

• Střední teplotní třída (provozní teplota od 170 K do 510 K);

• Třída vysoké teploty (provozní teplota 570 K a vyšší);

• Samostatná vysokoteplotní třída (provozní teplota od 900 K do 1300 K).

Všechny tyto prvky, termistory i pozistory, mohou pracovat v různých klimatických vnějších podmínkách a při značném fyzickém externím a proudovém zatížení. Při silném termocyklování se však jejich počáteční termoelektrické charakteristiky, jako je jmenovitý odpor pokojové teploty a teplotní koeficient odporu, v průběhu času mění.

Existují i ​​kombinované komponenty, např. nepřímo vyhřívané termistory... Pouzdra takových zařízení obsahují samotný termistor a galvanicky oddělené topné těleso, které nastavuje počáteční teplotu termistoru a tím i jeho počáteční elektrický odpor.

Tato zařízení se používají jako proměnné rezistory řízené napětím aplikovaným na topné těleso termistoru.

Podle toho, jak je zvolen pracovní bod I — V charakteristiky dané součástky, se určí i pracovní režim termistoru v obvodu A samotná I — V charakteristika souvisí s konstrukčními charakteristikami a teplotou aplikovanou na pouzdro součásti.

Pro řízení teplotních výkyvů a kompenzaci dynamicky se měnících parametrů, jako je protékající proud a přiváděné napětí v elektrických obvodech, které se mění po změně teplotních podmínek, se používají termistory s pracovním bodem nastaveným na lineární sekci I-V. charakteristický .

Ale pracovní bod se tradičně nastavuje na sestupném úseku I — V charakteristiky (NTC termistory), pokud je termistor použit např. jako spouštěč, časové relé, v systému pro sledování a měření intenzity mikrovlnného záření, v systémech požární signalizace, termoregulace, v zařízeních pro řízení toku sypkých látek a kapalin.

Dnes nejoblíbenější středoteplotní termistory a pozistory s TCS od -2,4 do -8,4 % při 1 K... Pracují v širokém rozsahu odporů od ohmů po megohmy.

Existují posistory s relativně nízkým TCR 0,5 % až 0,7 % při 1 K vyrobené na křemíkové bázi. Jejich odpor se mění téměř lineárně.Takové pozistory jsou široce používány v systémech stabilizace teploty a v systémech aktivního chlazení výkonových polovodičových spínačů v různých moderních elektronických zařízeních, zejména ve výkonných. Tyto součástky se snadno vejdou do schémat a nezaberou mnoho místa na desce.

Typický posistor je ve formě keramického disku, někdy je instalováno více prvků v sérii v jednom pouzdru, častěji však v jedné variantě v ochranném smaltovaném povlaku. Pozistory se pro svou nenáročnost a fyzickou stabilitu často používají jako pojistky k ochraně elektrických obvodů před přepětím a proudem, dále teplotní čidla a samostabilizační prvky.

Termistory jsou široce používány v mnoha oblastech elektroniky, zejména tam, kde je důležité přesné řízení teplotního procesu. To platí pro zařízení pro přenos dat, výpočetní techniku, vysoce výkonné procesory a vysoce přesná průmyslová zařízení.

Jedním z nejjednodušších a nejoblíbenějších příkladů termistorových aplikací je účinné omezení zapínacího proudu. V tuto chvíli je napětí přiváděno do napájení ze sítě, extrémně ostré nabití kondenzátoru v primárním obvodu teče značná kapacita a velký nabíjecí proud, který může spálit diodový můstek.

Tento proud je zde a je omezen termistorem, to znamená, že tato obvodová součástka mění svůj odpor v závislosti na proudu, který jí prochází, protože se podle Ohmova zákona zahřívá. Termistor poté po několika minutách obnoví svůj původní odpor, jakmile se ochladí na pokojovou teplotu.