Позисторы и термисторы.

Термистор и позистор это полупроводниковые резисторы, отличающиеся друг от друга температурным коэффициентом. Термистор – терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, позистор - терморезистор с положительным коэффициентом сопротивления. Позистор имеет форму керамических дисков, в некоторых случаях установленных последовательно в одном корпусе, а так же в одиночном исполнении с защитным эмалевом покрытием. По областям применения позисторы делятся на группы. Позисторы, работающие в условиях воздействия электрической нагрузки и используемые в качестве предохранителей в схемах защиты от перегрузок по току и напряжению. Например, простая схема защиты первичной обмотки трансформатора. Еще одно применение позисторов в качестве переключателей в схемах пусковых устройств. Позисторы широко применяются в качестве автостабилизирующих нагревательных элементов в схемах размагничивания и задержки. Здесь позисторы размагничивают теневую маску кинескопа посредством уменьшения переменного тока, проходящего через размагничивающуюся катушку в течение короткого времени. Благодаря высокой температурной чувствительности и положительному температурному коэффициенту, позисторы могут одновременно выполнять функции нагревательного элемента и термодатчика. Некоторые виды позисторов нашли применение в светотехнике в схемах пусковых устройств люминесцентных ламп. Пример одной из них. Начиная с некоторой температуры, сопротивление позистора резко возрастает, а вместе с ним растет напряжение на лампе, и при достижении напряжения зажигания лампа светится полным накалом.

Чувствительность

Чувствительность полупроводниковых терморезисторов намного превышает

чувствительность металлических термопреобразователей сопротивления, что является одним из

основных достоинств термисторов и позисторов. В то же время высокая чувствительность

существенно ограничивает диапазон измерения. Это вызвано тем, что сопротивление

рассматриваемых преобразователей изменяется в десятки, сотни и даже тысячи раз при изменении температуры от нижнего предела измерения до верхнего, что вызывает трудности при проектировании электронных схем измерительных приборов. Следует также заметить, что чувствительность полупроводниковых термопреобразователей изменяется в широких пределах по диапазону измерения (особенно у позисторов).

Сопротивление при 25 °С

Сопротивление полупроводниковых терморезисторов при 25 °С может изменяться от одного

Ома до десяти мегаом и более. Оно зависит от размера и формы термистора и определяется

составом оксидной смеси. При замене смеси также и изменяется и вид температурной зависимости сопротивления (R-T кривая) и меняется стабильность при высоких температурах. Терморезисторы с высоким сопротивлением, как правило, обладают большей стабильностью

Диапазон измерения

Диапазон измерения большинства полупроводниковых термисторов от -80 °С до 150 °С.

Увеличению диапазона кроме перечисленных выше факторов препятствуют следующие причины.

В большинстве термисторов для внутреннего подсоединения выводов используется пайка.

Очевидно, что такой термистор нельзя использовать для измерения температур, превышающих

температуру плавления припоя. Даже без пайки, эпоксидное покрытие термисторов сохраняется

лишь при температуре не более 200 °С. Для более высоких температур необходимо использовать

термисторы со стеклянным покрытием, имеющие приваренные или вплавленные выводы.

Требования к стабильности также ограничивают применение термисторов при высоких

температурах. Структура термисторов начинает изменяться при воздействии высоких температур, и и скорость и характер изменения в значительной степени определяются оксидной смесью и способом изготовления термистора. Некоторый дрейф термисторов с эпоксидным покрытием начинается при температурах свыше 100 °С. Если такой термистор непрерывно работает при 150 °С, то дрейф может измеряться несколькими градусами за год. Низкоомные термисторы (к примеру, не более 1000 Ом при 25 °С) зачастую ещ? хуже – их дрейф может быть замечен при работе приблизительно при 70 °С. А при 100 °С они становятся ненад?жными.

Воспроизводимость

Полупроводниковые терморезисторы одного и того же типа могут иметь большой разброс

характеристик. Например сопротивление при 25 °С низкоомных термисторов изменяется в

диапазоне от ± 20 % до ± 5 %, что существенно ухудшает их взаимозаменяемость.

Однако при соответствующем контроле над технологией и измерениях можно получить

значительно более высокую точность. Имеется три типа точных термисторов:

· прецизионные взаимозаменяемые дисковые термисторы;

· прецизионные бусинковые термисторы;

· согласованные бусинковые пары.

Точные термисторы обеспечивают электронную калибровку измерительных инструментов, не

требуя точных нагревательных приборов. Взаимозаменяемые термисторы также позволяют

заменить термистор без повторной калибровки электронных схем.

Прецизионные взаимозаменяемые дисковые термисторы изготавливаются при тщательном

контроле статической характеристики и стабильности оксидной смеси. Смеси, которые не

удовлетворяют строгим требованиям, не используются. Термисторы смешиваются, формируются

и обжигаются при помощи обычных технологий. Затем каждый термистор опускается в

жидкостную ванну при тщательно контролируемой температуре для доводки сопротивления до

номинального значения. Перед отправкой параметры каждого термистора измеряются при двух

или тр?х температурах, и, если они не соответствуют паспортным, термистор бракуется.

Можно приобрести готовые, стандартизованные термисторы с допусками ±0,2 °С или ±0,1 °С

в диапазоне 0 -70 °С и меньшей точностью при –80 °С и +150 °С. Имеются специальные

высокостабильные дисковые термисторы со стеклянным покрытием, имеющие допуски не свыше

0,05 °С. Данные высокоточные, взаимозаменяемые термисторы выпускаются только в виде дисков или квадратов небольшого размера, покрытых эпоксидной смолой или (для более высокой стабильности) стеклом. Несколько изготовителей предлагают некоторые или все из

перечисленных ниже номиналов (при 25 °С): 100, 300, и 500 Ом; 1.0, 2.252, 3.0, 5.0, 10.0, 30.0, 50.0

,100.0 и 300.0 кОм и 1 МОм. Термисторы с номиналами 2,252; 3,0; и 5,0 кОм взаимозаменяемы для различных изготовителей; другие термисторы, как правило, – нет. Имеется большое количество температурных датчиков, в которых используется термистор с номиналом 2.252 Ком.

Бусинковые термисторы могут быть очень точными и стабильными, однако их малый размер

и способы изготовления делают невозможной доводку до точного значения. Если пользователю

необходимо выполнять точные измерения при помощи бусинковых термисторов (которые имеют

наиболее малые размеры и наилучшие возможности работы при высоких температурах), он может попросить изготовителя провести измерения и напечатать значения R-T – кривой (статической характеристики) для каждого термистора. Или же можно указать термисторы, выбранные из ряда номиналов и имеющие определенный допуск при некоторой температуре.

Другим способом, при помощи которого изготовители обеспечивают точность и

взаимозаменяемость, является постоянное измерение параметров каждого термистора и

последующее соединение выбранных согласованных пар параллельно или последовательно с

целью обеспечения кривой определ?нной формы.

Рассеиваемая мощность

Для того чтобы измерить температатуру при помощи термистора необходимо пропустить

через него электрический ток. Прохождение тока через чувствительный элемент (бусинку, диск и

т.д.) вызовет разогрев последнего. При некоторой температуре чувствительного элемента

наступает тепловой баланс, т.е. вся выделяющаяся мощность в термопреобразователе рассеивается в окружающую среду. Таким образом, если мы хотим обеспечить меньшую погрешность измерения, то должны снижать подводимую мощность или повышать коэффициент теплообмена термистора с окружающей средой, например за счет обеспечения хорошего контакта чувствительного элемента термистора (или позистора) с поверхностью объекта контроля. Для большинства термисторов максимально допустимая рассеиваемая мощность находится в пределах от 0,8 до 1,2 мВт.

Дата добавления: 2015-11-16