Termistor

En termistor er en elektronisk komponent hvis elektriske motstand varierer med temperaturen. Det er en av de viktigste temperatursensorene som brukes i elektronikk .

Termomotstand, termistor, silisiumsensorer

Foreløpig skiller vi varmemotstand av termistor som følger:

Termomotstand regelmessig økning i resistiviteten til visse metaller (sølv, kobber, nikkel, gull, platina , wolfram, titan) med økende temperatur. Termistorer (større) variasjon i motstanden til andre materialer (metalloksider, kompositter) som en funksjon av temperaturen, denne variasjonen er ganske uregelmessig eller plutselig, i et smalt temperaturområde. Silisium temperaturfølere hvorav de fleste er basert på avhengigheten av spenningen til et diodekryss som en funksjon av temperatur i stedet for motstanden i seg selv.

Avhengig av dopingnivået , kan motstander basert på halvledermaterialer ha en negativ temperaturkoeffisient (lav doping) eller positiv (høy doping).

Hovedtrekk

Hovedkarakteristikkene til disse sensorene er: presisjon, ikke-linearitet, nominell verdi for en gitt temperatur (ved 25  ° C ), responstid (i millisekunder eller sekunder), følsomhet eller temperaturkoeffisient (variasjon av motstand som en funksjon av temperatur) , måleområde eller område (min. og maks. brukstemperatur), levetid, stabilitet (variasjon av de forskjellige parametrene over tid), lite fotavtrykk, kostnad, effekt.

Klassifisering

Det er to typer termistorer: CTN og CTP, men det er også CCTPN.

Symbol

Den er basert på motstanden:

CTN

NTC ( negativ temperaturkoeffisient ) er termistorer hvis motstand synker relativt jevnt når temperaturen øker, og omvendt .

Når Joule-effekten er ubetydelig, kan en sammenheng mellom motstanden til CTN og dens temperatur uttrykkes av Steinhart-Hart-forholdet  :

1T=PÅ+Bln⁡(RT)+VS(ln⁡(RT))3{\ displaystyle {1 \ over {T}} = A + B \ ln (R_ {T}) + C (\ ln (R_ {T})) ^ {3} \,}

Denne formelen, som er gyldig ved alle temperaturer, kan forenkles over et begrenset temperaturområde. Formelen blir:

RTR0=eksp⁡(β×(1T-1T0)){\ displaystyle {{R_ {T}} \ over {R_ {0}}} = \ exp \ left (\ beta \ times \ left ({1 \ over {T}} - {1 \ over {T_ {0} }} \ høyre) \ høyre) \,}

Og for mer presisjon, mellom to temperaturer nær en gitt verdi ( ): Tikke<T<Tikke+1{\ displaystyle T_ {n} <T <T_ {n + 1}}

RTRikke=eksp⁡(αikke100⋅(Tikke)2⋅(1T-1Tikke)){\ displaystyle {{R_ {T}} \ over {R_ {n}}} = \ exp \ left ({\ frac {\ alpha _ {n}} {100}} \ cdot (T_ {n}) ^ { 2} \ cdot \ left ({\ frac {1} {T}} - {\ frac {1} {T_ {n}}} \ right) \ right) \,}

I disse ligningene:

• RT{\ displaystyle R_ {T}}er sensorens motstand (i ohm ) ved ønsket temperatur (i kelvin );T{\ displaystyle T}
• Tikke{\ displaystyle T_ {n}}er en temperatur der motstanden allerede er kjent;Rikke{\ displaystyle R_ {n}}
• R0{\ displaystyle R_ {0}}er den oppgitte motstanden ved en referansetemperatur (ofte 25  ° C );T0{\ displaystyle T_ {0}}
• A, B og C er Steinhart-Hart-koeffisientene (gitt av produsenten eller oppnådd eksperimentelt med tre referansemålinger) som er karakteristiske konstanter for komponenten som er gyldige ved enhver temperatur;
• αikke{\ displaystyle \ alpha _ {n}}(i% / K) og (i kelvin ) er koeffisienter som anses som konstante ved tilnærming, hvis bruk er begrenset til visse temperaturer.β{\ displaystyle \ beta}

• i nærheten av Tn har vi: (multipliser med 100 for å få% / ° C)αikke=1Rikke×dRdT=PÅ+Bln⁡Rikke+VS(ln⁡Rikke)3B+3.VS.(ln⁡Rikke)2=1T.(B+3.VS.(ln⁡Rikke)2){\ displaystyle \ alpha _ {n} = {1 \ over {R_ {n}}} \ ganger {{{\ mathrm {d}} R} \ over {{\ mathrm {d}} T}} = {A + B \ ln R_ {n} + C (\ ln R_ {n}) ^ {3} \ over B + 3.C. (\ Ln R_ {n}) ^ {2}} = {1 \ over T. (B + 3.C. (\ Ln R_ {n}) ^ {2})}}
• brukbar på en rekkevidde [T1; T2] β=T1.T2T2-T1×ln⁡(R1R2){\ displaystyle \ beta = {{T_ {1} .T_ {2}} \ over {T_ {2} -T_ {1}}} \ ganger \ ln \ venstre ({{R_ {1}} \ over {R_ {2}}} \ høyre)}

CTN er laget av oksider av overgangsmetaller (mangan, kobolt, kobber og nikkel). Disse oksidene er halvledere .

CTN kan brukes i et bredt temperaturområde, fra -200 til + 1000  ° C , og de er tilgjengelige i forskjellige versjoner: glassperler, skiver, stenger, pellets, skiver, chips  osv. De nominelle motstandene varierer fra noen få ohm til hundre kohm. Svartiden avhenger av volumet på materialet som brukes.

CTN-er brukes til temperaturmåling og kontroll, forbigående pulsbegrensning, væskestrømningsmåling.

CTP

PTC ( Positive Temperature Coefficient ) er termistorer hvis motstand øker med temperaturen. Det skilles mellom termomotstander (kontinuerlig og regelmessig økning i motstand mot temperatur, se ovenfor) av PTCer hvis verdi øker kraftig med temperatur i et begrenset temperaturområde (vanligvis mellom 0 og 100  ° C ).

For sistnevnte er det to hovedtyper:

• CTP-er laget av bariumtitanat . Verdien deres øker plutselig i et smalt temperaturområde, og avtar deretter gradvis utover denne sonen. De er som CTN-er , tilgjengelig i forskjellige varianter og verdier, og brukes mer som sensorer.
• Polymer-karbon CTP. Verdien deres øker også kraftig i et smalt temperaturområde, men uten å synke utover det. De brukes hovedsakelig som tilbakestillbare sikringer .

CTP-er kan brukes som:

• temperaturdetektor for å beskytte komponenter ( motorer , transformatorer ) mot overdreven temperaturstigning;
• beskyttelse mot overstrømmer;
• væskenivådetektor: temperaturen på PTC og derfor dens motstand, vil være forskjellig når sensoren er i luft eller nedsenket i en væske.

Merknader og referanser

Merknader

1. oppvarming på grunn av strømning
2. Les artikkelen for mer informasjon om manipulering av denne relasjonen
3. se PTC tilbakestillbar sikring .

Referanser

1. [PDF] side 2: 23) Thermo motstander , uha.fr, tilgjengelig 3 mai 2020
2. [PDF] Side 3: 232) Thermistors , uha.fr, tilgjengelig 3 mai 2020
3. [PDF] side 5: Termo , uha.fr, tilgjengelig 3 mai 2020
4. (in) EPCOS - karakterisering av R / T NTC [PDF]

Se også

Relaterte artikler

• PTC tilbakestillbar sikring
• Motstand (komponent)
• Termometer
• Barium titanat