3 вариант+ / 05_Теоретична частина

1 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

1. Терморезистори, загальний опис

Для термістора характерні великий температурний коефіцієнт опору (ТКО) (що у десятки раз перевищує цей коефіцієнт для металів), простота обладнання, здатність працювати в різних кліматичних умовах при значних механічних навантаженнях, стабільність характеристик у часі.

Терморезистор виготовляють у вигляді стрижнів, трубок, дисків, шайб, бусинок і тонких пластинок переважно методами порошкової металургії. Їхні розміри можуть варіюватися в межах від 1—10 мкм до 1—2 см.

Основними параметрами терморезистора є: номінальний опір, температурний коефіцієнт опору, інтервал робочих температур, максимально припустима потужність розсіювання.

Термістор був винайдений Самюелем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 році й має патент США номер #2,021,491.

Розрізняють терморезистори з негативним (термістори) і позитивним (позистори) ТКО. Терморезистори з негативним ТКО виготовляють із суміші полікристалічних оксидів перехідних металів (наприклад, MnO, NiO, CuO), легованих Ge і Si, напівпровідників типу AIII BV, скловидних напівпровідників і інших матеріалів.

Розрізняють терморезистори низькотемпературні (розраховані на роботу при температурах нижче 170 К), середньотемпературні (170–510 К) і високотемпературні (вище 570 К). Крім того, існують терморезистори, призначені для роботи при 4,2 К и нижче й при 900–1300 К. Найбільш широко використовуються середньотемпературні терморезистори із ТКС від — 2,4 до —8,4 %/ К і номінальним опором 1—106 Ом.

Режим роботи терморезисторів залежить від того, на якій ділянці статичної вольт-амперної характеристики (ВАХ) обрана робоча точка. У свою чергу ВАХ залежить як від конструкції, розмірів і основних параметрів терморезистора, так і від температури теплопровідності навколишнього середовища, тепловому зв'язку між терморезистором і середовищем. Терморезистори з робочою точкою на початковій (лінійній) ділянці ВАХ використовуються для виміру й контролю температури й компенсації температурних змін параметрів електричних кіл і електронних приладів. Терморезистори з робочою точкою на спадній ділянці ВАХ (з негативним опором) застосовуються в якості пускових реле, реле часу, вимірників потужності електрогмагнітного випромінювання на НВЧ, стабілізаторів температури й напруги. Режим роботи терморезистора, при якому робоча точка перебуває також на спадаючій ділянці ВАХ (при цьому використовується залежність опору терморезистора від температури й теплопровідності навколишнього середовища), характерний для терморезисторів, застосовуваних у системах теплового контролю й пожежної сигналізації, регулювання рівня рідких і сипучих середовищ; дія таких терморезисторів заснована на виникненні релейного ефекту в ланцюзі з терморезистором при зміні температури навколишнього середовища або умов теплообміну терморезистора з середовищем.

Рисунок 1 ‒ Залежність опору термістора від температури

Виготовляються також терморезистори спеціальної конструкції — з непрямим підігрівом. У таких терморезисторах є підігрівна обмотка, ізольована від напівпровідникового резистивного елемента (якщо при цьому потужність, що виділяється в резистивному елементі, мала, те тепловий режим терморезистора визначається температурою підігрівника, тобто струмом у ньому). Таким чином, з'являється можливість змінювати стан терморезистора, не міняючи струм через нього. Такий терморезистор використовується в якості змінного резистора, керованого електрично на відстані.

З терморезисторів з позитивним температурним коефіцієнтом найбільший інтерес являють терморезистори, виготовлені із твердих розчинів на основі batio3. Такі терморезистори звичайно називають позисторами. Відомі терморезистори з невеликим позитивним температурним коефіцієнтом (0,5—0,7 %/ К), виконані на основі кремнію з електронною провідністю; їхній опір змінюється з температурою приблизно за лінійним законом. Такі терморезистори використовуються, наприклад, для температурної стабілізації електронного обладнання на транзисторах.

Рисунок 2 ‒ ВАХ для позистора

Варто відзначити, що графік зображений на малюнку «Вольт-Амперна характеристика (ВАХ) для позистора.» незручний, тому що неправильно розташовані осі — потрібно поміняти їх місцями. Для одержання ВАХ термістора графік необхідно повернути вліво на 90 градусів й інвертувати по вертикалі.

Терморезистори типів ММТ -4 і КМТ- 4 вмонтовані в металевий корпус і герметизовані. Вони можуть бути застосовані в умовах будь-якої вологості і в будь-якому середовищі, що не є агресивним по відношенню до корпусу. Герметизація здійснюється склом і оловом.