Termistor
Definición de términos técnicos de termistores
Nombre en inglés: Termistor Nombre en inglés: Termistor Definición 1: Resistencia semiconductora de termistor. La curva de su resistencia que cambia con la temperatura no es lineal. Materia: Electricidad (materia de primer nivel); Dos definiciones de materia 2: Elementos de detección de temperatura térmica fabricados con materiales semiconductores sólidos con alto coeficiente de resistencia a la temperatura. Disciplinas: Ingeniería Mecánica (asignatura de primer nivel); Componentes de Instrumentación (dos materias); Componentes Mecánicos de Instrumentación-Componentes Sensibles (asignatura de tercer nivel) Este contenido es aprobado y publicado por el Comité Nacional de Aprobación de Terminología Científica y Técnica.
Tablero de madera
El termistor es un elemento sensible Según los diferentes coeficientes de temperatura, se divide en termistor de coeficiente de temperatura positivo (PTC) y termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC). La característica típica de un termistor es que es sensible a la temperatura y presenta diferentes valores de resistencia a diferentes temperaturas. Los termistores de coeficiente de temperatura positivo (PTC) tienen mayor resistencia a temperaturas más altas, mientras que los termistores de coeficiente de temperatura negativo (NTC) tienen menor resistencia a temperaturas más altas y son dispositivos semiconductores.
Índice de contenidos
Introducción
Características
Principio de funcionamiento
Características básicas
Parámetros de tecnología
Termistor PTC graduado
Termistor NTC
Termistor CTR
Aplicación de aplicación
Introducción a principales desventajas
Características
Principio de funcionamiento
Características básicas
Parámetros técnicos
Resistencia térmica PTC graduada
Termistor NTC
Termistor CTR
Aplicación de la aplicación
Principales desventajas
Amplíe y edite esta introducción.
Los termistores son componentes sensibles que se desarrollaron anteriormente, tienen una amplia variedad de tipos y están maduros. Los termistores están compuestos de materiales cerámicos semiconductores. Termistor
El principio utilizado es que la temperatura provoca resistencia al cambio. Si las concentraciones de electrones y huecos son n y p respectivamente, y las movilidades son μn y μp respectivamente, entonces la conductancia del semiconductor es σ=q(nμn pμp). Debido a que n, p, μn, μp son todas funciones de la temperatura t, y la conductancia es una función de la temperatura, la temperatura se puede calcular a partir de la conductancia medida. Y puede hacer una curva característica de resistencia-temperatura. Así funcionan los termistores semiconductores. Los termistores incluyen termistores de coeficiente de temperatura positivo (PTC) y coeficiente de temperatura negativo (NTC) y termistores de temperatura crítica (CTR).
Editar las características de este párrafo
Las principales características del termistor son: ① Alta sensibilidad, el coeficiente de temperatura de resistencia es más de 10 a 100 veces mayor que el del metal, y puede detectar cambios de temperatura de 10 a 6 °C. ②Amplio rango de temperatura de funcionamiento. El dispositivo de temperatura normal es adecuado para -55 ℃ ~ 315 ℃, el dispositivo de alta temperatura es adecuado para temperaturas superiores a 315 ℃ (actualmente hasta 2000 ℃) y el dispositivo de baja temperatura es adecuado para -273 ℃ ~ 55 ℃. (3) Tamaño pequeño, puede medir la temperatura de huecos, cavidades y vasos sanguíneos en organismos vivos que no pueden medirse con otros termómetros (4) Fácil de usar, el valor de resistencia se puede seleccionar entre 0,1 y 100 kω; para procesar en formas complejas, se puede producir en grandes cantidades; ⑥Buena estabilidad y gran capacidad de sobrecarga.
Edite el principio de funcionamiento de este párrafo
El termistor no funcionará durante mucho tiempo cuando la temperatura ambiente y la corriente estén en la zona C, el poder de disipación de calor del termistor es; cerca de la potencia de calefacción, por lo que probablemente el termistor
La acción puede ser o no una acción. Cuando la temperatura ambiente es la misma, a medida que aumenta la corriente, el tiempo de funcionamiento del termistor se acorta drásticamente. Cuando la temperatura ambiente es relativamente alta, el tiempo de funcionamiento del termistor es más corto y la corriente de mantenimiento y la corriente de funcionamiento son menores. 1. El efecto ptc es un material con PTC (efecto de coeficiente de temperatura positivo), que es el efecto de coeficiente de temperatura positivo. Solo significa que la resistencia de este material aumentará a medida que aumente la temperatura. Por ejemplo, la mayoría de los materiales metálicos tienen el efecto PTC.
En estos materiales, el efecto PTC se manifiesta como un aumento lineal de la resistencia al aumentar la temperatura, lo que comúnmente se conoce como efecto PTC lineal. 2. Los materiales con efecto PTC no lineal que sufren cambios de fase mostrarán un aumento de resistencia de varios a más de diez órdenes de magnitud en un rango de temperatura muy estrecho, es decir, un buen número de tipos de polímeros conductores mostrarán esto. El efecto es como el termistor ptc de polímero. Estos polímeros conductores son muy útiles para fabricar dispositivos de protección contra sobrecorriente. 3. Termistor PTC de polímero utilizado para protección contra sobrecorriente. El termistor PTC de polímero a menudo se denomina fusible autorreparable (en lo sucesivo, termistor). Debido a sus características únicas de resistencia al coeficiente de temperatura positivo, es extremadamente adecuado para dispositivos de protección contra sobrecorriente. El termistor está conectado en serie en el circuito como un fusible normal. Termistor
Cuando el circuito funciona normalmente, la temperatura del termistor está cerca de la temperatura ambiente y la resistencia es muy pequeña, por lo que la conexión en serie en el circuito no obstaculizará el flujo de corriente; Se produce una sobrecorriente en el circuito debido a una falla. La temperatura del termistor aumentará debido al aumento de la potencia de calefacción. Cuando la temperatura excede la temperatura de conmutación (ts, ver Figura 1), la resistencia aumentará repentinamente y la corriente en el circuito disminuirá rápidamente a un valor seguro. Este es un diagrama esquemático de los cambios de corriente durante la protección de un circuito de CA mediante un termistor. Después de que funciona el termistor, la corriente en el circuito se reduce considerablemente. T en la figura es el tiempo de funcionamiento del termistor. Debido a la buena designabilidad del termistor PTC de polímero, su sensibilidad a la temperatura se puede ajustar cambiando su propia temperatura de conmutación (ts), por lo que puede ofrecer protección contra sobretemperatura y sobrecorriente al mismo tiempo. Por ejemplo, el termistor KT 16-1700 DL es adecuado para la protección contra sobrecorriente y sobretemperatura de baterías de iones de litio y baterías de hidruro metálico de níquel debido a su baja temperatura de funcionamiento. La influencia de la temperatura ambiente en el termistor PTC de polímero El termistor PTC de polímero es un termistor escalonado y de calentamiento directo. Su proceso de cambio de resistencia está relacionado con su propio calentamiento y disipación de calor, por lo que mantiene la corriente (ihold), la corriente de funcionamiento (itrip) y. El tiempo de funcionamiento se ve afectado por la temperatura ambiente. Cuando la temperatura ambiente y la corriente están en la zona A, la potencia de calentamiento del termistor es mayor que la potencia de enfriamiento y funcionará. Cuando la temperatura ambiente y la corriente están en la zona B, la potencia de calentamiento es menor que la potencia de enfriamiento. El termistor PTC de polímero se puede reutilizar debido a su resistencia recuperable. La Figura 6 es un diagrama esquemático del cambio en la resistencia a lo largo del tiempo durante el proceso de recuperación después de que opera el termistor. Generalmente, la resistencia se puede restaurar a 1,6 veces el valor inicial en diez o decenas de segundos. En este momento, la corriente de mantenimiento del termistor ha vuelto a su valor nominal y se puede utilizar nuevamente. Los termistores con área y espesor más pequeños se recuperan relativamente rápido, mientras que los termistores con área y espesor más grandes se recuperan relativamente mejor.
Editar las características básicas de este párrafo
Características de temperatura
Las características resistencia-temperatura del termistor se pueden expresar aproximadamente mediante la siguiente fórmula: r = r0 exp { B(1/T-1/T0)}: r: resistencia a temperatura T (K), ro: resistencia a temperatura T0, (K), B: valor B, * t (k). C) 273.15. De hecho, el valor B del termistor no es constante, cambia con la composición del material y el valor máximo puede incluso alcanzar 5 K/C. Por lo tanto, cuando se aplica la fórmula 1 en un rango de temperatura mayor, hay. Habrá un cierto error entre éste y el valor medido real. Aquí, si el valor b en la Ecuación 1 se calcula como una función de la temperatura como se muestra en la Ecuación 2, el error entre este valor y el valor medido se puede reducir y se puede considerar aproximadamente igual. BT=CT2 DT E, donde c, d y E son constantes. Además, la fluctuación del valor B causada por diferentes condiciones de producción hará que la constante E cambie, pero las constantes C y D permanecen sin cambios. Entonces, cuando analizamos la fluctuación del valor b, solo necesitamos considerar la constante e. Las constantes c, d y e se pueden calcular a partir de los datos de cuatro puntos (temperatura, resistencia) (t0, r0). (t1,r1). (t2, r2) y (t3, r3) se calculan mediante la fórmula 3?6. Primero, calculamos B1, B2, B3 a partir de los valores de resistencia de T0 y T1, T2, T3 en el modo 3, y luego los sustituimos en el siguiente modo.
Ejemplo de cálculo del valor de resistencia: De acuerdo con la tabla de características de resistencia-temperatura, intente encontrar el valor de resistencia de un termistor con un valor de resistencia de 5 (kω) a 25 °C y una desviación de 50 (K) a 10 °C a 30 °C. Paso (1) Encuentre las constantes c, d y e de acuerdo con la tabla de características de resistencia-temperatura. a = 25 273,15t 1 = 10 273,15t 2 = 20 273,15t 3 = 30 273,15(2) Sustituya BT = CT2 DT. (3) Sustituya el valor numérico en r = 5 exp {(Bt 1/T-1/298.15)} para encontrar r * T: 10 273,15 ~ 30 273,15.
Edite los parámetros técnicos de esto. párrafo.
Termistor
①Valor de resistencia nominal Rc: generalmente se refiere al valor de resistencia real del termistor cuando la temperatura ambiente es de 25 °C. ②Valor de resistencia real RT: el valor de resistencia medido en determinadas condiciones de temperatura. ③Constante del material: es un parámetro que describe las propiedades físicas del material del termistor y también es un indicador de la sensibilidad térmica. Cuanto mayor sea el valor b, mayor será la sensibilidad del termistor. Cabe señalar que en el trabajo real, el valor de b no es una constante, sino que aumenta ligeramente a medida que aumenta la temperatura. ④ Coeficiente de temperatura de resistencia αT: representa la tasa de cambio de resistencia cuando la temperatura cambia 65438 ± 0 ℃, la unidad es / ℃. ⑤Constante de tiempo τ: el termistor tiene inercia térmica y la constante de tiempo es un parámetro que describe la inercia térmica del termistor. Se define como el tiempo necesario para que la temperatura del termistor cambie en un 63,2% de la diferencia entre dos temperaturas específicas cuando la temperatura ambiente cambia repentinamente de una temperatura específica a otra temperatura específica en un estado sin consumo de energía. Cuanto menor es τ, menor es la inercia térmica del termistor. ⑥Potencia nominal PM: bajo condiciones técnicas específicas, la disipación de potencia permitida del termistor bajo carga continua a largo plazo. La potencia nominal no debe excederse en el uso real. Si la temperatura ambiente del termistor supera los 25°C, su carga debe reducirse en consecuencia. ⑦Corriente de trabajo nominal IM: El valor de corriente nominal especificado por el termistor en condiciones de trabajo. ⑧Potencia de medición Pc: A la temperatura ambiente especificada, la energía eléctrica consumida cuando el cambio de resistencia del cuerpo del termistor causado por el calentamiento por la corriente de prueba no excede 0,1. Termistor
⑨Voltaje máximo: para el termistor NTC, se refiere al voltaje de CC máximo que se puede aplicar continuamente bajo la temperatura ambiente especificada, lo cual no es conveniente que el termistor pierda el control, se refiere a; el voltaje de CC máximo que se permite aplicar continuamente al termistor bajo la temperatura ambiente especificada y en calma para garantizar el funcionamiento normal del termistor en la parte característica PCT. ⑩Temperatura máxima de funcionamiento Tmax: bajo condiciones técnicas específicas, la temperatura máxima permitida por el termistor para un funcionamiento continuo a largo plazo. ⑾Temperatura de conmutación TB: La temperatura a la que la resistencia del termistor PCT comienza a saltar. ⑿Coeficiente de disipación h: cuando la temperatura aumenta a 65438 ± 0 ℃, la potencia disipada por el termistor es mW/℃.
Editar categoría de este párrafo
Termistor PTC
Termistor
PTC (coeficiente de temperatura positivo 1) se refiere al fenómeno térmico de Como sensores de temperatura constante se pueden utilizar resistencias sensibles o materiales con coeficientes de temperatura positivos, que aumentan rápidamente a una determinada temperatura. El material es un cuerpo sinterizado con BaTiO3, SrTiO3 o PBT-IO3 como componente principal, que está dopado con una pequeña cantidad de Nb, Ta, Bi, Sb, Y, La y otros óxidos para controlar la valencia de los átomos y hacer Es semiconductor. Al mismo tiempo, se añaden óxidos de manganeso, hierro, cobre, cromo y otros aditivos para aumentar el coeficiente de temperatura de su resistencia positiva y su solución sólida se semiconductora mediante procesos cerámicos ordinarios y sinterización a alta temperatura para obtener un termistor con Características positivas. Su coeficiente de temperatura y la temperatura del punto Curie varían según la composición y las condiciones de sinterización (especialmente la temperatura de enfriamiento). El cristal de titanato de bario tiene una estructura de perovskita y es un material ferroeléctrico. El titanato de bario puro es un material aislante. Al agregar trazas de elementos de tierras raras al material de titanato de bario, después del tratamiento térmico apropiado, la resistividad aumenta en varios órdenes de magnitud cerca de la temperatura de Curie, lo que resulta en un efecto PTC, que es consistente con la ferroelectricidad del cristal de BaTiO3 y la resistencia. del material cerca de la temperatura de Curie relacionada con el cambio de fase. La cerámica semiconductora de titanato de bario es un material policristalino con límites de grano.
Cuando la porcelana semiconductora alcanza una determinada temperatura o voltaje, los límites de los granos del cristal cambian, por lo que la resistencia cambia drásticamente. El efecto PTC de las cerámicas semiconductoras BaTiO_3 se debe a los límites de grano (límites de grano). Para los electrones conductores, el límite de grano actúa como una barrera de potencial. Cuando la temperatura es baja, debido al efecto del campo eléctrico en BaTiO_3, los electrones cruzan fácilmente la barrera de potencial y la resistencia es pequeña. Cuando la temperatura aumenta cerca de la temperatura del punto Curie (es decir, temperatura crítica), el campo eléctrico interno se destruye. No puede evitar que los electrones conductores crucen la barrera. Esto equivale a que la barrera potencial aumente y el valor de resistencia aumente repentinamente, lo que resulta en el efecto PTC. Los modelos físicos del efecto PTC de las cerámicas semiconductoras BaTiO_3 incluyen el modelo de barrera de paisaje marino, el modelo de vacantes de bario de Daniels et al. y el modelo de barrera de superposición. Estos modelos explican razonablemente el efecto de PTC desde diferentes aspectos. Los experimentos han demostrado que las características de resistencia a la temperatura de los termistores PTC dentro del rango de temperatura de funcionamiento se pueden expresar aproximadamente mediante la fórmula experimental: rt = rt0expbp(.
En la fórmula, RT y RT0 representan la temperatura a temperaturas T y T0 El valor de resistencia, Bp, es la constante del material. El efecto PTC se origina en las propiedades de los límites de los granos cerámicos y las fases precipitadas entre los límites de los granos, y cambia significativamente con el tipo de impureza, la concentración y las condiciones de sinterización. etc. Recientemente, se ha puesto en práctica en sensores térmicos. Entre las resistencias, hay un sensor de temperatura de silicio que utiliza una oblea de silicio. Es un termistor PTC de gran tamaño y alta precisión hecho de silicio tipo N. la dispersión causada por las impurezas aumenta a medida que aumenta la temperatura. Por lo tanto, los termistores PTC aparecieron en 1950, y luego aparecieron los termistores PTC con titanato de bario como material principal en 1954. Los termistores PTC se pueden utilizar para medir y controlar la temperatura en la industria. También se pueden utilizar en determinadas partes de automóviles. Detección y regulación de temperatura. También se utilizan ampliamente en equipos civiles, como el control de la temperatura del agua de calentadores de agua instantáneos, aires acondicionados y temperaturas de almacenamiento en frío, utilizando su propia calefacción para análisis de gases y. Generación de energía eólica. Aquí hay una breve introducción a un calentador, motor y transformador. Las aplicaciones de calefacción y protección contra sobrecalentamiento para aparatos eléctricos, como los transistores de alta potencia, no solo se pueden utilizar como elementos calefactores, sino que también desempeñan un papel. de "interruptores". Tiene tres funciones: elemento sensible, calentador e interruptor "Interruptor de termistor" Cuando la corriente pasa a través del elemento, la temperatura aumenta, es decir, la temperatura del elemento calefactor aumenta. se excede, la resistencia aumenta, lo que limita el aumento de la corriente, por lo que la corriente disminuye, lo que hace que el elemento disminuya a medida que la temperatura disminuye, lo que hace que la corriente del circuito aumente y la temperatura del componente aumente repetidamente. la función de mantener la temperatura dentro de un rango específico y también desempeña el papel de un interruptor utilizando esta característica de resistencia a la temperatura. Puede usarse como fuente de calor, como calentadores, soldadores, secadoras de ropa, acondicionadores de aire, etc., y. También puede proteger los aparatos eléctricos del sobrecalentamiento.
NTC (coeficiente de temperatura negativo 1) se refiere al fenómeno del termistor y al coeficiente de temperatura negativo de los materiales, que disminuye exponencialmente a medida que aumenta la temperatura. manganeso, cobre, silicio, cobalto, hierro, níquel, zinc, etc. O se pueden fabricar cerámicas semiconductoras hechas de dos o más óxidos metálicos que están completamente mezclados, formados y sinterizados con coeficientes de temperatura negativos (NTC). y las constantes del material varían con la proporción del material, la atmósfera de sinterización, la temperatura de sinterización y los cambios según el estado. Actualmente, existen materiales para termistores NTC sin óxido representados por cerámicas para termistores NTC de carburo de silicio, seleniuro de estaño y nitruro de tantalio. en su mayoría cerámicas de óxido con estructura de espinela u otras estructuras y tienen propiedades negativas. El valor de resistencia se puede expresar aproximadamente como: donde RT y RT0 son los valores de resistencia a temperaturas T y T0 respectivamente, y Bn es la constante del material. La resistividad de las partículas cerámicas cambia debido a los cambios de temperatura, lo que está determinado por las características del semiconductor. El desarrollo de los termistores NTC pasó por un largo período de tiempo. En 1834, los científicos descubrieron por primera vez que el sulfuro de plata tiene un coeficiente de temperatura negativo. . En 1930, los científicos descubrieron que el óxido cuproso-óxido de cobre también tenía un coeficiente de temperatura negativo y se utilizaba con éxito en circuitos de compensación de temperatura para instrumentos de aviación. Posteriormente, debido al continuo desarrollo de la tecnología de transistores, la investigación sobre termistores ha logrado avances significativos. El termistor N1C se desarrolló en la década de 1960. . Los termistores NTC se utilizan ampliamente en medición de temperatura, control de temperatura y compensación de temperatura.
Este es un ejemplo de aplicación de medición de temperatura. Su rango de medición es generalmente de -10 ~ 300 ℃, y también puede ser de -200 ~ 650. R2 y R3 son resistencias de equilibrio de puente; R1 es la resistencia inicial; R4 es una resistencia de escala completa, también llamada resistencia de calibración. R7, R8 y W son resistencias divisorias de voltaje que proporcionan energía CC estable para el puente. R6 se conecta en serie con el medidor (microamperímetro) para calibrarlo y limitar la corriente que fluye a través del medidor. R5 está conectado en paralelo con el medidor para protegerlo. El termistor RT está conectado al brazo del puente desequilibrado (es decir, R1, RT) como una sonda sensora de temperatura. Dado que la resistencia del termistor cambia con la temperatura, el indicador del medidor conectado entre las diagonales del puente también cambia. Así funciona un termómetro termistor. La precisión del termómetro termistor puede alcanzar 0,65438 ± 0 ℃ y el tiempo de detección de temperatura puede ser tan corto como 65438 ± 00 s. No solo es adecuado para termómetros de granero, sino que también se puede utilizar para medir la temperatura en el almacenamiento de alimentos, atención médica y sanitaria, cría científica, océanos, pozos profundos, grandes altitudes y glaciares.
Termistor CTR
Termistor
CTR (Resistencia de temperatura crítica) tiene un cambio repentino en la resistencia negativa. A una determinada temperatura, la resistencia cae bruscamente a medida que aumenta la temperatura y tiene un gran coeficiente de temperatura negativo. El material es un cuerpo sinterizado mixto de óxidos de vanadio, bario, estroncio, fósforo y otros elementos, y es un semiconductor semividrio. CTR también se llama termistor de vidrio. Con la adición de óxidos como el germanio, el tungsteno y el molibdeno, la temperatura cambia repentinamente. Esto se debe a la diferente separación de la red del óxido de vanadio provocada por el dopado de diferentes impurezas. Si el pentóxido de vanadio se convierte en dióxido de vanadio en una atmósfera reductora adecuada, el cambio repentino de temperatura de la resistencia aumentará. Si se reduce aún más a trióxido de vanadio, la mutación desaparece. La temperatura a la que se produce el cambio de resistencia corresponde al lugar del cambio en el semiconductor semividrio, por lo que se produce un cambio de fase entre semiconductor y metal. . Los CTR se pueden utilizar como alarmas de control de temperatura y otras aplicaciones. La investigación teórica y el desarrollo de aplicaciones de termistores han logrado resultados notables. Con la aplicación de tecnología de punta y alta precisión, la exploración en profundidad del mecanismo y las aplicaciones de conducción del termistor y la investigación en profundidad sobre nuevos materiales con excelente rendimiento, seguramente se convertirá en
Editar esto aplicación
Termistor
El termistor también se puede utilizar como componente de circuito electrónico para compensación de temperatura de circuitos de instrumentos y el extremo frío de termopares. Las características de autocalentamiento del termistor NTC se utilizan para formar un circuito estabilizador de amplitud del oscilador RC, un circuito de retardo y un circuito de protección, que pueden realizar un control automático de ganancia. Cuando la temperatura de autocalentamiento es mucho más alta que la temperatura ambiente, el valor de resistencia también está relacionado con las condiciones de disipación de calor ambiental. Por lo tanto, esta característica del termistor se utiliza a menudo en velocímetros, medidores de flujo, analizadores de gas y análisis de conductividad térmica para fabricar componentes de detección especiales. Los termistores PTC se utilizan principalmente para protección contra sobrecalentamiento de equipos eléctricos, relés sin contacto, temperatura constante, control automático de ganancia, arranque de motores, retardo, desmagnetización automática de televisores en color, alarmas contra incendios y compensación de temperatura.
Principales desventajas de editar este párrafo
Termistor
①La relación entre resistencia y temperatura no es lineal; ②La consistencia y la intercambiabilidad de las piezas son deficientes; los componentes son propensos a envejecer y tienen poca estabilidad; ④ A excepción de los termistores especiales de alta temperatura, la mayoría de los termistores solo son adecuados para su uso en el rango de 0 ~ 150 °C, por lo que debe prestar atención al usarlos.