1. Включение

   • При подаче напряжения на управляющие электроды мембрана притягивается к подложке, замыкая контактные площадки и обеспечивая электрическое соединение.

2. Выключение

   • Когда напряжение снимается, упругая сила мембраны или балки возвращает подвижный элемент в исходное положение, размыкая контакт.

Преимущества электростатических актюаторов и микрореле:

• Низкое энергопотребление (в отличие от тепловых или электромагнитных устройств).

• Высокая скорость срабатывания (порядок микросекунд).

• Миниатюрные размеры, что делает их идеальными для использования в MEMS.

• Долговечность благодаря отсутствию сложных механических компонентов.

Недостатки:

• Низкая создаваемая сила, что ограничивает их применение в устройствах, требующих значительных механических усилий.

• Требуют высоких напряжений для управления.

• Зависимость характеристик от зазора между электродами, что требует высокой точности изготовления.

Тема 5. Тепловые микросистемы

23. Тепловые микросистемы. Законы теплопередачи. Тепловое сопротивление. Теплоёмкость.

24. Терморезисторы. Характеристики. Терморезистивные преобразователи.

Терморезисторы — это элементы, у которых электрическое сопротивление сильно зависит от температуры. Они используются для измерения, контроля и компенсации температурных изменений в различных устройствах.

Основные характеристики терморезисторов:

1. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС):

   • Определяет, как меняется сопротивление с изменением температуры.

   • Может быть положительным (PTC, сопротивление растёт с увеличением температуры) или отрицательным (NTC, сопротивление падает с ростом температуры).

2. Диапазон рабочих температур:

   • Зависит от материала. Обычно от −50 °C до +300 °C, но некоторые терморезисторы работают при экстремальных температурах.

3. Сопротивление при номинальной температуре (R₀):

   • Сопротивление при определённой температуре, обычно при 25 °C.

4. Скорость реакции:

   • Определяется тепловой инерцией (зависит от размеров и материала терморезистора).

5. Стабильность:

   • Способность сохранять характеристики в течение длительного времени, даже при многократных циклах нагрева/охлаждения.

6. Материал:

   • NTC: оксиды металлов (например, марганец, никель, кобальт).

   • PTC: полукристаллические материалы, такие как барийтитанат.

Терморезистивные преобразователи:

Терморезистивные преобразователи — это устройства, которые используют терморезисторы для преобразования температурных изменений в электрический сигнал.

Основные типы конструкций:

1. Точечные датчики:

   • Компактные терморезисторы для измерения температуры в локальной точке.

2. Ленточные или плёночные датчики:

   • Тонкие терморезисторы, используемые для измерения распределённой температуры.

3. Интегрированные датчики:

   • Терморезисторы, встроенные в микросхемы для точного контроля температуры.

Принципы работы:

1. NTC терморезисторы:

   • Сопротивление уменьшается с ростом температуры. Используются в термометрах, климатических системах и схемах защиты.

2. PTC терморезисторы:

   • Сопротивление резко растёт при достижении определённой температуры. Применяются в цепях защиты от перегрузки или нагрева.

Применения терморезистивных преобразователей:

1. Измерение температуры:

   • В медицинских приборах, бытовой технике, промышленности.

2. Стабилизация температуры:

   • Используются в термостатах для поддержания заданной температуры.

3. Контроль нагрева:

   • В устройствах защиты от перегрева (например, в электрических двигателях и трансформаторах).

4. Анемометры:

   • Терморезисторы применяются для измерения скорости воздушного потока, где изменение температуры отражает интенсивность движения газа.

25. Терморезистивные датчики температуры. Схемы, конструкции.

26. Терморезистивные датчики потока. Схемы, конструкции, режимы работы.

27. Терморезистивные вакуумметры. Схемы, конструкции, режимы работы.

28. Терморезистивные микроболометры. Схемы, конструкции.

29. Термоэлектрические преобразователи. Схемы, конструкции.

30. Термомеханические приводы движения. Конструкции.