Termistör Tipleri, Karakteristik Detaylar ve Çalışma Prensibi

Termistör adı, 'termal olarak duyarlı direnç' için kısa bir form olarak tasarlanmıştır. Termistörün tam formu, termistörün özelliği olan eylemin genel ve ayrıntılı fikrini sağlar.

Yazan: S. Prakash

Termistörün kullanıldığı cihazların çeşitli farklı tipleri, sıcaklık kompanzasyonu sağladıkları sıcaklık sensörleri ve elektronik devreler gibi çok çeşitli cihazları içerir.

Termistörün kullanımı sıradan formdaki transistörler, dirençler ve kapasitörler kadar yaygın olmasa da, elektronik alan termistörleri büyük ölçekte kullanır.

Termistör Devresinin Sembolü

Termistörün tanınması için kullandığı sembol, kendi devre sembolüdür.

Bir termistörün devre sembolü, standart direnç dikdörtgeninden oluşan bir tabandan ve tabandan geçen çapraz bir çizgi ile küçük boyutlu bir dikey bölümden oluşur.

Devre şemaları, termistörün devre sembolünü yaygın olarak kullanır.

Termistör Çeşitleri

Termistör, bir dizi farklı yola göre çeşitli türlere ve kategorilere ayrılabilir.

Kategorize edilecekleri bu yollar, öncelikle termistörün ısıya maruz kalmaya nasıl tepki vereceğine dayanır.

Bazı kondansatörlerin direnci sıcaklığın artmasıyla artar, diğer termistör türlerinde ise tam tersi gözlenerek direncin azalmasına neden olur.

Bu fikir, basit formdaki bir denklemle gösterilebilen termistör eğrisiyle genişletilebilir:

Direnç ve Sıcaklık Arasındaki İlişki

ΔR = k x ve ΔT

Yukarıdaki denklem şunlardan oluşur:

ΔR = Direncin değişimi gözlemlendi

ΔT = Sıcaklık değişikliği gözlemlendi

k = birinci dereceden direnç sıcaklık katsayısı

Vakaların çoğunda direnç ve sıcaklık arasında doğrusal olmayan bir ilişki vardır. Ancak direnç ve sıcaklıktaki çeşitli küçük değişikliklerle, ilişkide de gözlenen bir değişiklik olur ve ilişki doğada doğrusal hale gelir.

'K' değeri, termistörün tipine bağlı olarak pozitif veya negatif olabilir.

NTC Termistörü (Negatif Sıcaklık Katsayılı Termistör): NTC Termistörün özelliği, sıcaklık artışı ile direncini düşürmesini sağlar ve dolayısıyla NTC termistör için “k” faktörü negatiftir.

PTC Termistörü (Pozitif Sıcaklık Katsayılı Termistör): NTC Termistörün özelliği, sıcaklık artışı ile direncinin artmasını sağlar ve dolayısıyla NTC termistör için “k” faktörü pozitiftir.

Termistörün direnç değiştirme özelliğinden ayrı olarak ayırt edilebileceği ve kategorize edilebileceği bir başka yol, termistör için kullanılan malzeme türüne bağlıdır. Kullanılan malzeme iki ana türdendir:

Tek kristalli yarı iletkenler

Doğası gereği metalik olan oksitler gibi bileşikler

Termistör: Gelişim ve Tarih

Sıcaklıktaki değişikliklere bağlı olarak dirençte gözlemlenen varyasyon olgusu, on dokuzuncu yüzyılın başlarında gösterildi.

Termistörün bugüne kadar kullanılmaya devam ettiği birçok yol vardır. Ancak bu termistörün büyük bir kısmı, geniş sıcaklık aralığına karşılık gelen dirençte çok küçük değişiklikler gösterebilme dezavantajından muzdariptir.

Yarı iletkenlerin kullanımı genellikle, termistörlerin geniş sıcaklık aralığına karşılık gelen dirençte daha büyük varyasyonlar göstermesini sağlayan termistörlerde ima edilir.

Termistör üretiminde kullanılan malzemeler, termistör için keşfedilen ilk malzemeler olan metalik bileşikler olmak üzere iki tiptedir.

1833'te Faraday, gümüş sülfürün sıcaklığına göre dirençteki değişimi ölçerken, negatif sıcaklık katsayısını keşfetti. Ancak metalik oksitlerin ticari olarak büyük ölçekte mevcudiyeti yalnızca 1940'larda gerçekleşti.

Silikon termistör ve kristal germanyum termistörün araştırılması, İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra yarı iletken malzemelerin çalışması yapılırken yapıldı.

Yarı iletken ve metalik oksitler iki termistör tipi olmasına rağmen, kapladıkları sıcaklık aralıkları farklıdır ve bu nedenle rekabet etmeleri gerekmez.

Termistörün Bileşimi ve Yapısı

Termistörün üzerinde çalışacağı sıcaklık aralığı ile birlikte termistörün kullanılması gereken uygulamalara dayanarak, termistörün boyutlarına, şekillerine ve termistörü üretmek için kullanılan malzeme türüne karar verilir.

Düz yüzeyin termistör ile sürekli temas halinde olması gereken uygulamalarda, bu durumlarda termistörün şekli düz disklerdir.

Termistörün yapılması gereken sıcaklık probları olması durumunda, termistörün şekli çubuklar veya boncuklar şeklindedir. Böylece, termistörün kullanılacağı uygulamalara bağlı olan gereksinimler, termistörün gerçek fiziksel şeklini yönlendirir.

Metal oksit tipi termistörün kullanıldığı sıcaklık aralığı 200-700 K'dır.

Bu termistörleri üretmek için kullanılan bileşen, sinterlenen ve çok yüksek bir sıcaklıkta sıkıştırılan ince bir toz versiyonunda bulunur.

Bu termistörler için en yaygın olarak kullanılan malzemeler arasında nikel oksit, demir oksit, manganez oksit, bakır oksit ve kobalt oksit bulunur.

Yarı iletken termistörlerin kullanıldığı sıcaklıklar çok düşüktür. Silikon termistörler, 100º mutlak sıfır, yani 100K aralığının altındaki sıcaklıklar için daha yaygın olarak kullanılan germanyum termistörlerden daha az kullanılır.

Silikon termistör kullanımının yapılabileceği sıcaklık maksimum 250K'dır. Sıcaklık 250K'dan fazla artarsa, silikon termistör, pozitif sıcaklık katsayılarının ayarını yaşar. Termistörü üretmek için tek bir kristal kullanılır, burada kristalin katkısının gerçekleştirildiği seviye 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3'tür.

Termistör Uygulamaları

Termistör, birçok farklı uygulama türü için kullanılabilir ve bulundukları birçok başka uygulama vardır.

Termistörün devrelerde kullanılmasını popüler kılan en çekici özelliği, devrelerde kendileri tarafından sağlanan elemanların etkin çalıştıkları ve yine de ucuz fiyata temin edilebildikleri için çok uygun maliyetli olmasıdır.

Sıcaklık katsayısının negatif mi yoksa pozitif mi olması termistörün kullanılabileceği uygulamaları belirler.

Sıcaklık katsayısının negatif olması durumunda, termistör aşağıdaki uygulamalar için kullanılabilir:

Çok düşük sıcaklık termometreleri: Termistörler, çok düşük sıcaklıktaki termometrelerdeki çok düşük seviyelerdeki sıcaklığı ölçmek için kullanılır.

Dijital termostatlar: Günümüzün dijital termostatları, termistörleri yaygın ve yaygın bir şekilde kullanır.

Pil Paketi Monitörleri: Pil paketlerinin şarj edildikleri süre boyunca sıcaklığı, NTC termistörlerinin kullanımıyla izlenir.

Günümüz endüstrisinde kullanılan pillerin bazıları, yaygın olarak kullanılan Li-ion piller dahil aşırı şarja karşı hassastır. Bu tür pillerde şarj durumları etkin bir şekilde sıcaklık ile belirtilir ve böylece şarj döngüsünün sonlandırılması gereken zamanın belirlenmesini sağlar.

Ani ani koruma cihazları: Güç kaynağı devreleri, NTC termistörleri ani akımı sınırlayan cihazlar şeklinde.

NTC termistörleri, ani koruma cihazları görevi görürken, açılma noktasında ve başlangıç ​​seviyesinde yüksek direnç sağlayarak büyük miktarlarda akımın akışını engeller.

Bundan sonra, termistör ısınır ve dolayısıyla onun sağladığı ilk direnç seviyesi büyük ölçüde azalır, böylece devrenin normal çalışması sırasında yüksek miktarda akımın akışına izin verir.

Bu uygulamanın amacı için kullanılan termistörler buna göre tasarlanmıştır ve bu nedenle boyutları ölçüm tipi termistörlere göre daha büyüktür.

Sıcaklık katsayısının pozitif olması durumunda, termistör aşağıdaki uygulamalar için kullanılabilir:

Akım sınırlayıcı cihazlar: Elektronik devreler, akım sınırlayıcı cihazlar biçiminde PTC termistörlerini kullanır.

PTC termistörleri, daha yaygın olarak kullanılan sigorta için alternatif bir cihaz görevi görür. Cihaz normal koşullarda bir akım akışı yaşadığında küçük miktarlarda üretilen ısının neden olduğu gereksiz veya yan etkiler yoktur.

Ancak cihazdan geçen akımın akışının çok büyük olması durumunda, cihaz bunu yapamayabileceğinden ısı çevreye dağılmayabileceğinden dirençte artışa neden olabilir.

Bu, daha fazla ısı oluşumuyla sonuçlanır ve böylece bir pozitif geri besleme etkisi fenomeni üretir. Direnç arttığında akımdaki düşüş gözlendiğinden cihaz bu tür bir ısı ve akım dalgalanmasıyla korunur.

Termistörlerin kullanılabileceği uygulamalar geniş bir yelpazededir. Termistörler, sıcaklıkları güvenilir, ucuz (uygun maliyetli) ve basit bir şekilde algılamak için kullanılabilir.

Termistörlerin kullanılabileceği çeşitli cihazlar arasında termostatlar ve yangın alarmları bulunur. Termistörler, tek başlarına kullanılabileceği gibi diğer cihazların bir arada kullanılmasıyla da kullanılabilir. İkinci durumda, termistör, Wheatstone Köprüsü'nün bir parçası haline getirilerek yüksek derecelerde doğruluk sağlamak için kullanılabilir.

Ayrıca termistörler, sıcaklık dengeleme cihazları şeklinde kullanılmaktadır.

Dirençlerin büyük bir yüzdesinde, pozitif sıcaklık katsayıları nedeniyle sıcaklıkta karşılık gelen bir artışla gözlenen dirençte bir artış vardır.

Uygulamalarda yüksek stabilite gereksinimi olması durumunda negatif sıcaklık katsayısına sahip termistör kullanılır. Bu, pozitif sıcaklık katsayıları nedeniyle üretilen bileşenin etkilerine karşı koymak için devre termistörü birleştirdiğinde elde edilir.