Что такое термистор и позистор и где они применяются

Терморезистором называется полупроводниковый компонент с температурозависимым электрическим сопротивлением. Изобретенный в далеком 1930 году ученым Самюэлем Рубеном, по сей день данный компонент находит самое широкое применение в технике.

Непосредственно основной резистивный элемент получают посредством порошковой металлургии, обрабатывая халькогениды, галогениды и оксиды определенных металлов, придавая им различные формы, например форму дисков или стержней различных размеров, больших шайб, средних трубок, тонких пластинок, маленьких бусинок, размерами от единиц микрон до десятков миллиметров.

Материалами для терморезисторов сегодня служат: смеси поликристаллических оксидов переходных металлов, таких как кобальт, марганец, медь и никель, соединений AIIIBV-типа, а также легированных, стеклообразных полупроводников, таких как кремний и германий, и некоторых других веществ. Примечательны позисторы из твердых растворов на базе титаната бария.

Терморезисторы в целом можно классифицировать на:

Низкотемпературного класса (рабочая температура ниже 170 К);

Среднетемпературного класса (рабочая температура от 170 К до 510 К);

Высокотемпературного класса (рабочая температура от 570 К и выше);

Отдельный класс высокотемпературных (рабочая температура от 900 К до 1300 К).

Все эти элементы, как термисторы, так и позисторы, могут работать при разнообразных климатических внешних условиях и при существенных физических внешних и токовых нагрузках. Однако в жестких термоцикличных режимах, со временем меняются их исходные термоэлектрические характеристики, как то номинальное сопротивление при комнатной температуре и температурный коэффициент сопротивления.

Данные приборы применяются в качестве переменных резисторов, управляемых напряжением, приложенным к нагревательному элементу терморезистора.

В зависимости от того, как выбрана рабочая точка на ВАХ конкретного компонента, определяется и режим работы терморезистора в схеме. А сама ВАХ связана с конструктивными особенностями и с приложенной к корпусу компонента температурой.

Для контроля за вариациями температур и с целью компенсации динамически меняющихся параметров, таких как протекающий ток и приложенное напряжение в электрических цепях, изменяющихся вслед за изменениями температурных условий, применяют терморезисторы с выставлением рабочей точки на линейном участке ВАХ.

Но рабочая точка выставляется традиционно на спадающем участке ВАХ (NTC-термисторы), если термистор применяется, например, в качестве пускового устройства, реле времени, в системе отслеживания и измерения интенсивности СВЧ-излучения, в системах пожарной сигнализации, термического контроля, в установках управления расходом сыпучих веществ и жидкостей.

Встречаются позисторы с относительно малым ТКС от 0,5% до 0,7% на 1 К, изготовленные на базе кремния. Их сопротивление изменяется практически линейно. Подобные позисторы широко применяются в системах температурной стабилизации и в системах активного охлаждения силовых полупроводниковых ключей в разнообразных современных электронных приборах, особенно — в мощных. Эти компоненты легко вписываются в схемы и не занимают много места на платах.

Термисторы широко применяются в многочисленных областях электроники, особенно там, где важен точный контроль за температурным процессом. Это актуально для аппаратуры передачи данных, компьютерной техники, высокопроизводительных ЦПУ и промышленного оборудования высокой точности.

Один из простейших и весьма популярных примеров применения термистора – эффективное ограничение пускового тока. В момент подачи напряжения к блоку питания от сети, происходит чрезвычайно резкий заряд конденсатора значительной емкости, и в первичной цепи протекает большой зарядный ток, способный сжечь диодный мост.

Этот ток здесь и ограничивается термистором, то есть данный компонент схемы изменяет свое сопротивление в зависимости от проходящего по нему тока, поскольку в соответствии с законом Ома происходит его нагрев. Термистор после этого восстанавливает свое исходное сопротивление, через несколько минут, как только остынет до комнатной температуры.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Как проверить позистор мультиметром?

Неприхотливость и относительная физическая устойчивость позисторов позволяет их использовать в роли датчика для автостабилизирующихся систем, а также реализовать защиту от перегрузки. Принцип работы этих элементов заключается в том, что их сопротивление увеличивается при нагреве (в отличие от термисторов, где оно уменьшается). Соответственно, при проверке тестером или мультиметром позисторов на работоспособность, необходимо учитывать температурную корреляцию.

Различные виды позисторов и их графическое изображение в принципиальных схемах

Определяем характеристики по маркировке

Широкая сфера применения РТС-термисторов подразумевает их обширный ассортимент, поскольку характеристики этих устройств должны соответствовать различным условиям эксплуатации. В связи с этим для тестирования очень важно определить серию элемента, в этом нам поможет маркировка.

Для примера возьмем радиокомпонент С831, его фотография показана ниже. Посмотрим, что можно определить по надписям на корпусе детали.

Позистор С831

Учитывая надпись «РТС», можно констатировать, что данный элемент является позистором «С831». Сформировав запрос в поисковике (например, «РТС С831 datasheet»), находим спецификацию (даташит). Из нее мы узнаем наименование (B59831-C135-A70) и серию (B598*1) детали, а также основные параметры (см. рис. 3) и назначение. Последнее указывает, что элемент может играть роль самовосстанавливающегося предохранителя, защищающего схему от КЗ (short-circuit protection) и перегрузки (overcurrent).

Расшифровка основных характеристик

Кратко рассмотрим, данные приведенные в таблице на рисунке 3 (для удобства строки пронумерованы).

Рисунок 3. Таблица с основными характеристиками серии B598*1

Краткое описание:

Как видно на графике, R резко возрастает в диапазоне от 130°С до 170°С, соответственно, опорной температурой будет 130°C.

Расшифровка спецификации конкретной модели

Это были основные параметры серии, теперь рассмотрим спецификацию для С831 (см. рис. 5).

Спецификация модельного ряда серии B598*1

Краткая расшифровка:

Обратите внимание, что на начальном этапе нагрева радиодетали ее параметр R незначительно уменьшается, то есть в определенном диапазоне температур у нашей модели начинают проявляться NTS свойства. Эта особенность, в той или иной мере, характерна для всех позисторов.

Теперь, зная спецификацию, можно переходить к проверке на работоспособность.

Определение исправности по внешнему виду

В отличие от других радиодеталей (например, таких как транзистор или диод), вышедший из строя РТС-резистор часто можно определить по внешнему виду. Это связано с тем, что вследствие превышения допустимой мощности рассеивания нарушается целостность корпуса. Обнаружив на плате позистор с таким отклонением от нормы, можно смело выпаивать его и начинать поиск замены, не утруждая себя процедурой проверки мультиметром.

Если внешний осмотр не дал результата, приступаем к тестированию.

Пошаговая инструкция проверки позистора мультиметром

Для процесса тестирования, помимо измерительного прибора, потребуется паяльник. Подготовив все необходимое, начинаем действовать в следующем порядке:

Источник

Позистор определение электронного элемента + схемы

Главная страница » Позистор определение электронного элемента + схемы

Позистор – описание функциональности электронного элемента

Позистор — фактически термистор, обладающий положительным температурным коэффициентом (термистор PTC). Если для стандартного термистора обычным явлением отмечается уменьшение сопротивления с увеличением температуры, позистор действует несколько иначе.

Сопротивление термистора PTC (позистора) резко возрастает, когда температура прибора превышает определённое значение. По сути, позистор увеличивает значение сопротивления при повышении температуры.

Позистор имеет сопротивление — температурные характеристики, которые вызывают экспоненциальное увеличение сопротивления, когда температура детали превышает температуру точки Кюри. То есть имеет место критический температурный фон, при котором значение сопротивления резко возрастает.

Как правило, в условиях температуры выше точки Кюри, сопротивление позистора увеличивается со скоростью от 15% до 60% на один градус Цельсия. Существует много различных точек Кюри (от 40 до 280ºC), что делает возможным легко выбрать подходящий вариант позистора для конкретного применения.

Таблица: температурная характеристика и точки Кюри позисторов

Ряд специальных позисторов представлен продуктами с точкой Кюри ниже значений комнатной температуры. Эти приборы демонстрируют более линейную скорость увеличения сопротивления — до 5% на градус выше точки Кюри.

Если резистор соединен с позистором последовательно или параллельно, характеристики сопротивления-температуры элемента несколько изменяются. В случае, когда позистор используется для температурной компенсации, например, транзистора – такой метод видится полезным для получения подходящих температурных характеристик.

Напряжение — текущие характеристики (статические характеристики)

Позистор может использоваться в качестве нагревателя постоянной температуры с функцией автоматической регулировки температуры. При этом прибор поддерживает постоянную мощность, независимо от колебаний напряжения, если пропускаемый ток поддерживается выше максимального значения тока прибора.

Позистором обеспечивается защита от перегрузки по току, если прибор включен в цепь последовательно. Когда ток, проходящий через позистор меньше максимального значения тока, указанного в спецификации как «защитный ток», позистор действует подобно обычному резистору с фиксированным значением.

Если же параметр тока превышает защитное значение, прибор резко увеличивает сопротивление по причине «саморазогрева», чем уменьшает ток, обеспечивая тем самым защиту рабочей цепи.

При добавлении к позистору включенного последовательно или параллельно резистора, фольт-амперная характеристика тока меняется. В качестве примера можно рассмотреть резистор, включенный параллельно позистору, что обеспечивает функцию постоянного тока с увеличением напряжения.

При подаче напряжения и протекании тока отмечается «саморазогрев» прибора. Если протекающий ток превышает точку максимального тока, «саморазогрев» приводит к превышению точки Кюри, сопротивление резко возрастет.

До момента, пока отмечается максимум тока, прибор стабилизируется выше точки Кюри, поддерживая высокое сопротивление. Когда ток уменьшается ниже точки максимального тока, «саморазогрев» также уменьшается до значения ниже точки Кюри, при условии отсутствия внешнего источника тепла.

Позистор — времятоковые характеристики (динамические характеристики)

Если к прибору приложено определённое напряжение, приводящее к превышению точки максимального тока, позистор пропускает большие токи, учитывая низкое сопротивление.

Соответственно, прибор разогревается до температуры, превышающей точку Кюри, когда сопротивление позистора резко увеличится. Благодаря такой функциональности, ток, в конечном итоге, стабилизируется на постоянном уровне.

Если начальное приложенное напряжение увеличивается, время, необходимое для разогрева позистора за пределами точки Кюри уменьшается из-за большего тока, чем вызывается более быстрый разогрев. Если последовательно или параллельно подключен резистор, отмечается изменение динамических характеристик.

Позистор – структурное исполнение и применение

Свинцовые изделия обычно имеют элемент, припаянный к свинцовым проводам, поверхность которого покрыта эпоксидной смолой. Либо элемент может удерживаться на месте с помощью пружинных клемм и заключаться в пластиковый корпус.

В последнем случае пружинные контакты обеспечивают электрическое соединение и выход контактных клемм из корпуса. Форменное исполнение приборов традиционно квадратное или круглое. Также более современная форма исполнения — тип чипа, получает в последнее время широкое распространение.

Типичное исполнение приборов: A – PRG или PRF; B – PTGL; С – PTFM; D – PTH6M/7M; E – PTWSB; 1 – керамика барий-титаната; 2 – терминал; 3 – резиновая оболочка; 4 – пайка; 5 – свинцовые проводники; 6 – покрытие; 7 – корпус; 8 – пружинный терминал; 9 – терминал; 10 – излучающая пластина и терминал

Применение позистора отмечается в самых разных случаях, например:

Так, позистор может использоваться в качестве саморегулирующегося нагревателя с постоянной температурой. Этот элемент не требует термостата для контроля температуры, плюс защищает от ненормального повышения температуры с последующим отказом. Постоянная температура может поддерживаться переменным приложенным напряжением.

В другом примере позисторы-пеллеты монтируются на алюминиевый радиатор воздушного отопления. Мощность и температуру легко регулировать, изменяя скорость вентилятора, которым воздух протягивается сквозь радиатор.

Энергетические характеристики, кроме всего прочего, меняются при изменении температуры окружающей среды. Когда температура окружающей среды снижается, мощность увеличивается. Когда температура окружающей среды увеличивается, мощность уменьшается.

Возможен контроль постоянной температуры, если позистор подключен к другому нагревателю последовательно. Этот же прибор можно использовать для обнаружения изменения температуры другого нагревателя, а также изменения температуры окружающей среды.

Позистор как датчик температуры и температурной компенсации

Ниже показана принципиальная схема температурной компенсации. При смещении транзистора используется сопротивление позистора. Если транзистор перегреется, соответственно позистор также нагревается. Когда нагрев превысит точку Кюри, прибор перейдёт в режим высокого сопротивления, смещая цепь и отключая транзистор.

Схемные решения, где используется позистор (оранжевый на картинке), направленные на достижение температурной компенсации и защиты транзистора. 1 – базовая схема температурной компенсации; 2, 3 – схематичные варианты датчиков перегрева

При использовании позистора в качестве датчика перегрева, когда требуется температурная компенсация, прибор не изменяет входное сопротивление подобно термистору с отрицательным температурным коэффициентом, учитывая последовательное подключение к входной цепи. Это подходящий вариант для цепей, не требующих изменения входного сопротивления, например в качестве:

Более чем два расположенных позистора способны покрывать несколько активных участков работы с компаратором.

Ниже показана принципиальная схема подключения нескольких позисторов последовательно. Когда один обнаруживает, по крайней мере, перегрев, микросхема компаратор демонстрирует резкую характеристику температурного сопротивления. Это позволяет легко изменять количество позисторов или измерять температуру в составе одной базовой схемы.

Пример схемы температурной компенсации с применением канала регулятора на микросхеме и включением в качестве температурных датчиков сразу нескольких электронных элементов типа позистор

Рассматриваемый электронный элемент также удачно может использоваться для определения перегрева:

На картинке ниже демонстрируется пример определения перегрева двигателя и последующего за этим событием отключения мотора с помощью реле.

Схемные решения под организацию защитных функций с помощью позистора: A – для защиты мотора; B – для защиты мощного ключевого транзистора; C – для защиты обмотки трансформатора; Голубой – источник питания; Жёлтый – мощный транзистор; Оранжевый — позистор

Для вариантов с небольшими регулярными рабочими токами блокировка цепи может осуществляться непосредственно позистором. Для вариантов больших постоянных рабочих токов цепь дополнительно оснащается блокировочным реле или тиристором.

Позистор как электронный компонент текущего контроля

Ниже показана реализация простейшего решения температурного индикатора. Температура измеряется позистором. Если заданная температура превышена, загорается неоновая лампа. Если превышено предельное значение тока цепи, прибор способен реагировать на более высокий ток и быстро защищать цепь.

Простейшая схема индикации: A – вариант включения параллельно с неоновой лампой; B – вариант включения последовательно с неоновой лампой; Голубой – источник питания; Синий – неоновая лампа; Оранжевый — позистор

Функцию задержки вполне допустимо реализовать использованием динамических характеристик описываемого электронного компонента — позистора. Есть два метода:

Допустимо также организовать контроль пускового тока с помощью позистора. Импульсный источник питания, как правило, имеет большой пусковой ток при первом включении.

Возможные схемные решения, направленные на управление реле, при помощи которого, в свою очередь, осуществляются необходимые функции, такие как задержка или блокировка по перегреву

Если использовать позистор вместо резистора или термистора NTC, достигается функция ограничителя пускового тока. Элемент нагревается по причине перегрузки по току в случае отказа реле или тиристора и срабатывает при высоком сопротивлении, быстро блокируя течение тока.

Также видится практичным применение позистора в схеме запуска мотора, будучи использованным в качестве бесконтактного стартера, например, компрессоров:

позистор способствует получению сильного пускового момента.

Определения типичных терминов позисторов

Ниже даны определения терминологии, с которой приходится сталкиваться на случай использования в работе позисторов:

Недопустимое применение позисторов на практике

Учитывая слабую герметичность структуры описываемого электронного элемента, не допускается применять позисторы в определённых условиях. Использование в таких условиях сопровождается снижением характеристик, что приводит к отказу прибора в виде короткого замыкания.

Видео по теме: как читать электронные схемы начинающим

Видеоролик ниже показывает своего рода практический пример чтения электронных схем, что является актуальным для начинающих электронщиков. Возможно, этот пример несколько обогатит знания и поможет разобраться в любой схеме в будущем:

При помощи информации: muRATA

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Источник

ЧТО ТАКОЕ ПОЗИСТОР?

Терморезисторы с линейной характеристикой используются в основном в приборах для измерения температуры и для стабилизации режимов работы электронного оборудования. Эти приборы фиксируют изменения внешней окружающей их температуры и считаются терморезисторами косвенного подогрева или охлаждения.

Позисторы с нелинейной зависимостью

Большой интерес в прикладном плане представляют PTC терморезисторы с нелинейной характеристикой.

Таким образом можно получать элементы с заранее известными параметрами.

Одним из материалов для изготовления таких терморезисторов служит керамика получаемая на основе титаната бария BaTiO3. Эти материалы допускают нагрев собственной поверхности до достаточно высоких температур порядка 300-350 гр. Цельсия.

На основе этих элементов реализовано огромное количество простых и компактных устройств таких как: подогреватели топливных систем автомобилей,подогреватели детского питания, паяльники, утюги, различные нагреватели для стабилизации температуры в аппаратных отсеках различной техники, самовосстанавливающиеся предохранители для защиты от перегрузок, элементы запуска двигателей и до недавнего времени их применяли в цепях петли размагничивания кинескопов. Последняя перечисленная мной задача этих приборов теперь практически не используется и позисторы таких типов без надобности лежат по ящикам домашних конструкторов. Об одном моём опыте использования таких позисторов я расскажу здесь.

Источник

Что такое термисторы и позисторы: классификация и области применения

Чтобы начать разговор о термисторах и позисторах, стоит упомянуть такое понятие, привычное для всех электриков и электронщиков, как терморезисторы, которыми по сути являются как термисторы, так и позисторы. Терморезисторы – это полупроводниковые элементы любой электрической схемы или микросхемы, электрическое сопротивление которого зависит от температурного фактора. Данные миниатюрные устройства для сопротивления были изобретены еще 90 лет назад, в 1930 году ученым-физиком Самюэлем Рубеном, однако и по сегодняшний день остаются крайне используемыми и необходимыми частями в цепи питания.

Зависимость от температур терморезисторов объяснима тем, что сами устройства изготавливают из устойчивых к температурам материалов, которые имеют высокую степень сопротивления, т.е. температурный коэффициент. Но к таким материалам не относятся чистые металлы или соединения на их основе – применимы только особые, специфические сплавы.

Для этого используют отходы металлургической промышленности, порошковые соединения из металла либо оксиды металла, из которых изготавливают данные приборы различной формы. Форма терморезисторов зависит от сферы применения устройства, т.е. в каком приборе, на какой плате по размеру оно будет применяться:

Их размеры также очень вариативны – они могут быть как несколько сантиметровыми, так и размером с всего один микрон. Последние можно встретить разве что в микроэлектронике, на платах микроскопического вида.

Что такое термистор и позистор

Настало время обратить внимание собственно на сами термисторы и позисторы. Так вот: все терморезисторы делятся на две основные и глобальные категории, как раз на то, что собственно и называется термисторами и позисторами. Они в принципе практически по всем показателям идентичны, но тот один, которым они отличаются и формирует их разделение на разные компоненты. Речь идет о корреляции сопротивления материала устройства и его температуры.

Так позисторы имеют положительный температурный коэффициент сопротивления или положительное ТКС (из-за чего в научной литературе встречается и другая аббревиатура, где их часто называют PTC-термисторы). А термисторы – это подвид терморезисторов, имеющие отрицательное ТКС. Их можно встретить под общим названием NTC-термисторы.

Стоит также упомянуть, что на сегодняшний день существуют множество вариаций материалов, из которых изготавливаются все эти терморезисторы. Это, например, такие вещества и соединения как:

Принцип работы термистора и позистора

То есть получается, что когда температура внутри устройств повышается, то позистор в своем корпусе реагирует на этот фактор и повышает свое сопротивление. Термистор при нагреве корпуса – в свою очередь сопротивление термистора понижается.

Все данные части схемы, как позисторы, так и резисторы по термической шкале можно условно разделить на четыре общие группы:

Отдельно необходимо отметить, что работа данных устройств в климатических условиях с резкими перепадами температур, с воздействием сильной вибрации, влажности, ультразвука, шума, при высоких вольтовых нагрузках ухудшает все эксплуатационные показатели работы этих элементов сопротивления, меняя термоэлектрические характеристики. И даже при дальнейшей работе в закрытых помещениях без подобных негативных факторов номинальные характеристики не смогут соответствовать ожидаемым. Для таких случаев существуют отдельные дополнительные элементы такого рода, применимые как переменные резисторы – терморезисторы с нагревом косвенным способом. Они управляются напряжением, которое приходит на нагревательную пластину, которое задает и температуру, и последующее значение электрического сопротивления.

Режим эксплуатации терморезистора любого вида зависит от того, какое обозначение на схеме задает рабочая точка его вольтамперной характеристики. Сама ВАХ терморезистора определяется температурой, с которой нагревается корпус прибора, и отдельно конструкцией.

На линейном участке вольтамперной характеристики применяют такие элементы для создания или уменьшения сопротивления с целью проследить за изменениями температур и возместить в электрических цепях потери таких характеристик как протекающий ток и напряжение.Но точка эксплуатации обычно ставится на участке угасания ВАХ (особенно для термисторов).

Отдельно можно отметить позисторы с крайне малым температурным коэффициентом сопротивления, примерно 0,5-0,7 % на один кельвин, которые производятся из соединений кремниевого минерала. В таких случаях сопротивление будет фактически линейным. Они необходимы и широко применимы, в частности, в мощных электроустройствах для стабилизации систем нагрева и охлаждения полупроводниковых ключей, особенно силовых. На схеме или плате занимают достаточно мало места, компакты и универсальны.

Сферы применения терморезисторов

Так стоит сказать, что, например, термисторы часто применяются как:

Термисторы используются повсеместно во многих сферах электроники, в частности для контроля нагрева определенных элементов. Они чаще встречаются в виде диска, а позисторы легко узнать в микроплате или схеме как прямоугольные черные боксы с покрытием из эмали.

А вот позисторы применимы чаще как:

Их можно встретить даже на клеевых пистолетах, где они выступают в качестве нагревательного элемента для силиконовых палочек.

Источник