1. Назначаване. Видове термистори
Термисторитеса параметрични температурни сензори, тъй като тяхното активно съпротивление зависи от температурата. Термисторите се наричат ощесъпротивителни термометриилитермични съпротивления. Използват се за измерване на температура в широк диапазон от -270 до 1600 °C.
Ако термисторът се нагрява от електрически ток, преминаващ през него, тогава неговата температура ще зависи от интензивността на топлообмена с околната среда. Тъй като интензивността на топлообмена зависи от физичните свойства на газа или течната среда (например от топлопроводимостта, плътността, вискозитета), в която се намира термисторът, от скоростта на движение на термистора спрямо газа или течната среда, термисторите се използват и в устройства за измерване на такива неелектрически величини като скорост, поток, плътност и др.
Има метални и полупроводникови термистори. Металните термистори са направени от чисти метали: мед, платина, никел, желязо, по-рядко от молибден и волфрам. За повечето чисти метали температурният коефициент на електрическо съпротивление е приблизително (4-6,5) 10 -3 1 / ° C, т.е. с повишаване на температурата с 1 ° C съпротивлението на металния термистор се увеличава с 0,4-0,65%.Най-разпространени са медните и платиновите термистори. Въпреки че термисторите от желязо и никел имат около един и половина пъти по-висок температурен коефициент на съпротивление от медните и платинените, те се използват по-рядко. Факт е, че желязото и никелът са силно окислени и в същото време променят своите характеристики. По принцип добавянето на малко количество примеси към метала намалява температурния коефициент на съпротивление. Металните сплави и окислителните метали имат нискостабилност на работата. Въпреки това, когато е необходимо да се измерват високи температури, е необходимо да се използват такива топлоустойчиви метали като волфрам и молибден, въпреки че техните термистори имат характеристики, които се различават леко от проба до проба.
Полупроводниковите термистори, които за краткост се наричат термистори, намират широко приложение в автоматизацията.Материалът за тяхното производство е смес от оксиди на манган, никел и кобалт; германий и силиций с различни примеси и др.
В сравнение с металните термистори, полупроводниковите са с по-малки размери и по-големи номинални съпротивления. Термисторите имат порядък по-голям температурен коефициент на съпротивление (до -6 10 -2 1/ºС). Но този коефициент е отрицателен, т.е., когато температурата се повишава, съпротивлението на термистора намалява. Съществен недостатък на полупроводниковите термистори в сравнение с металните е променливостта на температурния коефициент на съпротивление. С повишаването на температурата тя рязко пада, т.е. термисторът има нелинейна характеристика. В масовото производство термисторите са по-евтини от металните термистори, но имат по-голямо разнообразие от характеристики.
2. Метални термистори
Съпротивлението на металния проводникRзависи от температурата:
къдетоС —е постоянен коефициент в зависимост от материала и конструктивните размери на проводника; α—температурен коефициент на съпротивление; e е основата на естествените логаритми.
Абсолютната температура (K) е свързана с температурата в градуси по Целзий чрез връзкатаT K=273 +T°C.
Нека определим относителното изменение на съпротивлението на проводника при нагряване. Нека диригентът е в инициалатемператураT0и имаше съпротивление
Известно е, че функция от форматаexможе да бъде разширена в степенен ред:
За нашия случай. Тъй като стойността на α за медта е относително малка и в температурния диапазон до +150 °C може да се приеме постоянно α = 4,3 10 -3 1 / ºС, тогава продуктът
Изразяваме съпротивлението при температураTчрез първоначалното съпротивление приT0
(4)
Медните термистори се предлагат в търговската мрежа и са обозначени като TCM (медно термично съпротивление) със съответното градуиране: gr. 23 има съпротивление от 53,00 ома при 0 ºC; гр. 24 има съпротивление от 100,00 ома при 0 ºC. Медните термистори са изработени от тел с диаметър най-малко 0,1 mm, покрити с емайл за изолация.
За платиновите термистори, които се използват в по-широк температурен диапазон от медните, трябва да се вземе предвид зависимостта на температурния коефициент на съпротивление от температурата. За това са взети не два, а три члена от разлагането в степенния ред на функциятаex.
В температурния диапазон от -50 до 700 ° C формулата е доста точна
(5)
където за платина α = 3,94 10 -3 1 / ºС, β = 5,8 10 -7 (1 / ºС) 2.
Платиновите термистори се произвеждат масово и се обозначават с TSP (платинено термично съпротивление) със съответното градуиране; гр. 20 има съпротивление 10.00 Ohm при 0 °C, gr. 21 - 46.00 ома; гр. 22 - 100.00 ома. Платината се използва под формата на неизолиран проводник с диаметър0,05-0,07 мм.
В табл. 1 показва зависимостите на съпротивлението на металните термистори от температурата; те се наричат стандартни таблици за калибриране.
Таблица 1.Зависимост на съпротивлението на термисторите от температурата