Позисторы это – Терморезисторы с положительным ТКС (позисторы) / Нелинейные полупроводниковые резисторы / Продукция / АО «НИИ Гириконд»

Содержание

Как проверить позистор мультиметром: пошаговая инструкция

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:

  1. значение, характеризующее максимальный уровень рабочего напряжения при нагреве устройства до 60°С, в данном случае он соответствует 265 В. Учитывая, что нет определения DC/AC, можно констатировать, что элемент работает как с переменным, так и постоянным напряжением.
  2. Номинальный уровень, то есть напряжение в штатном режиме работы – 230 вольт.
  3. Расчетное число гарантированных производителем циклов срабатывания элемента, в нашем случае их 100.
  4. Значение, описывающее величину опорной температуры, после достижения которой происходит существенное увеличение уровня сопротивления. Для наглядности приведем график (см. рис. 4) температурной корреляции.

Рис. 4. Зависимость сопротивления от температуры, красным выделена точка температурного перехода (опорная температура) для С831

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

  1. Соответствие номинальному значению R (то есть допуск), указывается в процентном соотношении, а именно 25%.
  2. Диапазон рабочей температуры для минимального (от -40°С до 125°С) и максимального (0-60°С) напряжения.

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:

  1. Величина тока для штатного режима работы, для нашей детали это почти половина ампера, а именно 470 мА (0,47 А).
  2. Этот параметр указывает ток, при котором величина сопротивления начинает существенно меняться в большую сторону. То есть, когда через С831 протекает ток с силой 970 мА, срабатывает «защита» устройства. Следует заметить, что этот параметр связан с точкой температурного перехода, поскольку проходящий ток приводит к разогреву элемента.
  3. Максимально допустимая величина тока для перехода в «защитный» режим, для С831 это 7 А. Обратите внимание, что в графе указано максимальное напряжение, следовательно, можно рассчитать допустимую величину мощности рассеивания, превышение которой с большой вероятностью приведет к разрушению детали.
  4. Время срабатывания, для С831 при напряжении 265 вольт и токе 7 ампер оно составит менее 8 секунд.
  5. Величина остаточного тока, необходимого для поддерживания защитного режима рассматриваемой радиодетали, она 0,02 А. Из этого следует, что на удержание сработавшего состояния требуется мощность 5,3 Вт (Ir x Vmax).
  6. Сопротивление устройства при температуре 25°С (3,7 Ом для нашей модели). Отметим, с измерения мультиметром этого параметра начинается проверка позистора на исправность.
  7. Величина минимального сопротивления, у модели С831 это 2,6 Ом. Для полноты картины, еще раз приведем график температурной зависимости, где будут отмечены номинальное и минимальное значение R (см. рис. 6).

Рисунок 6. График температурной корреляции для B59831, значения RN и Rmin отмечены красным

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.

  1. Полное наименование модели (у нас B59831-C135-A70), данная информация может быть полезной для поиска аналогов.

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:

  1. Подключаем тестируемую деталь к мультиметру. Желательно, чтобы прибор был оснащен «крокодилами», в противном случае припаиваем к выводам элемента проволоку и накручиваем ее на разные иглы щупов.
  2. Включаем режим измерения наименьшего сопротивления (200 Ом). Прибор покажет номинальную величину R, характерную для тестируемой модели (как правило, менее одного-двух десятков Ом). Если показание отличается от спецификации (с учетом погрешности), можно констатировать неисправность радиокомпонента.
  3. Аккуратно нагреваем корпус тестируемой детали при помощи паяльника, величина R начнет резко увеличиваться. Если она осталась неизменной, элемент необходимо менять.
  4. Отключаем мультиметр от тестируемой детали, даем ей остыть, после чего повторяем действия, описанные в пунктах 1 и 2. Если сопротивление вернулось к номинальному значению, то радиокомпонент с большой долей вероятности можно признать исправным.

www.asutpp.ru

8.2.1.      Принцип действия позисторов

Позистор – это полупроводниковый терморезистор с положительным темпера­турным коэффициентом сопротивления.

В массовом производстве позисторы делают на основе кера­мики из титаната бария. Титанат бария BaTiO3 – диэлектрик с удельным сопротивлением при комнатной температуре 1010…1012 Ом.см, что значительно превышает удельное сопротивление полупровод­ников. Если же в состав керамики из титаната бария ввести примеси редкоземельных элементов (лантана, церия или др.) либо других элементов (ниобия, тантала, сурьмы, висмута и т.п.), имеющих валентность, большую, чем у титана, и ионный радиус, близкий к радиусу иона титана, то это приведет к уменьшению удельного сопротивления до 10…102 Ом.см, что соответствует удельному сопротивлению полупроводниковых материалов.

Полупроводниковый титанат бария об­ладает аномальной температурной зависимостью удельного со­противления: в узком диапазоне температур при нагреве выше точки Кюри удельное сопротивление полупроводникового титаната бария увеличивается на несколько порядков.

Механизм электропроводности по­лупроводникового титаната бария при наличии примесей можно представить следующим образом. Примесь редко­земельного элемента (например, лан­тана) замещает в узле кристалличе­ской решетки барий. Часть атомов ти­тана, поддерживая электрическую нейтральность всего кристалла, захва­тывает лишние валентные электроны лантана, имеющего большую валент­ность, чем валентность бария. Захва­тываемые электроны, находясь в ква­зиустойчивом состоянии, легко переме­щаются под действием электрического поля и обусловливают электропроводность материала.

В полупроводниковом тита­нате бария существуют четырехвалентные и трехвалентные ионы титана. Между разновалентными ионами титана может происхо­дить обмен электронами. При этом каждый ион титана стано­вится то трех-, то четырехвалентным. Этот процесс является причиной электропроводности титаната бария.

Появление полупроводниковых свойств в ионных кристаллах под влиянием примесей наблюдается так­же и для оксида никеля. Полупро­водники, изготовляемые подобным методом, иногда называют полупро­водниками с управляемой валент­ностью.

Технология изготовления позисторов аналогична технологии изготовления изделий из других керамических материалов. После смешивания исходных компонен­тов и веществ, содержащих примесные элементы, проводят первич­ный обжиг этой смеси при температуре около 1000 °С. Полученную твердую массу измельчают, а затем формуют заготовки. Вторичный обжиг производят при тем­пературе 1300…1400 °С.

В результате, резистивный слой позистора состоит из большого числа контактирующих между

собой зерен или крис­таллитов полупроводникового титаната бария. Сопротивление позистора зависит от сопротивлений обедненных поверхностных слоев на зернах. Высота поверх­ностных потенциальных барьеров оказывается малой при темпе­ратурах ниже точки Кюри, когда в зернах существует спонтанная поляризация и материал обладает очень большой диэлектрической   проницаемостью.

При температурах, больших точки Кюри, титанат бария претерпевает фазовое превращение из сегнетоэлектрического в параэлектрическое со­стояние. При этом пропадает спон­танная поляризация, резко умень­шается диэлектрическая проницае­мость, растет высота поверхностных потенциальных барьеров на зернах и увеличивается со­противление позистора (рис. 8.3).

Участок роста сопротивления зависит от точки Кюри керамики.  Точка Кюри титаната ба­рия может быть смещена в сторону низких температур путем частичного замещения бария стронцием. И на­оборот, точка Кюри может быть сме­щена в сторону больших температур частичной заменой бария свинцом.

Уменьшает точку Кюри и частичная замена титана цирконием, оловом или самарием. Такое регулирование позволяет создавать позисторы, у которых положительный температурный коэффи­циент сопротивления наблюдается в разных диапазонах темпе­ратур.

Иногда для создания позисторов используют монокристаллические кремний, германий и другие полупроводниковые материалы. Принцип действия таких позисторов основан на уменьшении подвижности носителей заряда с увеличением температуры

electrono.ru

Принцип работы терморезистора и что такое термосопротивление

Термодатчик относится к числу наиболее часто используемых устройств. Его основное предназначение заключается в том, чтобы воспринимать температуру и преобразовывать ее в сигнал. Существует много разных типов датчиков. Наиболее распространенными из них являются термопара и терморезистор.

Виды термодатчиков

Виды

Обнаружение и измерение температуры – очень важная деятельность, имеет множество применений: от простого домохозяйства до промышленного. Термодатчик – это устройство, которое собирает данные о температуре и отображает их в понятном для человека формате. Рынок температурного зондирования демонстрирует непрерывный рост из-за его потребности в исследованиях и разработках в полупроводниковой и химической промышленностях.

Термодатчики в основном бывают двух типов:

  • Контактные. Это термопары, заполненные системные термометры, термодатчики и биметаллические термометры;
  • Бесконтактные датчики. Это инфракрасные устройства, имеют широкие возможности в секторе обороны из-за их способности обнаруживать тепловую мощность излучения оптических и инфракрасных лучей, излучаемых жидкостями и газами.

Термопара (биметаллическое устройство) состоит из двух разных видов проводов (или даже скрученных) вместе. Принцип действия термопары основан на том, что скорости, с которыми расширяются два металла, между собой отличаются. Один металл расширяется больше, чем другой, и начинает изгибаться вокруг металла, который не расширяется.

Терморезистор – это своего рода резистор, сопротивление которого определяется его температурой. Последний обычно используют до 100 ° C, тогда как термопара предназначена для более высоких температур и не так точна. Схемы с использованием термопар обеспечивают милливольтные выходы, в то время как термисторные схемы – высокое выходное напряжение.

Важно! Основное достоинство терморезисторов заключается в том, что они дешевле термопар. Их можно купить буквально за гроши, и они просты в использовании.

Принцип действия

Терморезисторы обычно чувствительны и имеют разное термосопротивление. В ненагретом проводнике атомы, составляющие материал, имеют тенденцию располагаться в правильном порядке, образуя длинные ряды. При нагревании полупроводника увеличивается количество активных носителей заряда. Чем больше доступных носителей заряда, тем большей проводимостью обладает материал.

Кривая сопротивления и температуры всегда показывает нелинейную характеристику. Терморезистор лучше всего работает в температурном диапазоне от -90 до 130 градусов по Цельсию.

Важно! Принцип работы терморезистора основан на базовой корреляции между металлами и температурой. Они изготавливаются из полупроводниковых соединений, таких как сульфиды, оксиды, силикаты, никель, марганец, железо, медь и т. д., могут ощущать даже небольшое температурное изменение.

Электрон, подталкиваемый приложенным электрическим полем, может перемещаться на относительно большие расстояния до столкновения с атомом. Столкновение замедляет его перемещение, поэтому электрическое «сопротивление» будет снижаться. При более высокой температуре атомы больше смещаются, и когда конкретный атом несколько отклоняется от своего обычного «припаркованного» положения, он, скорее всего, столкнется с проходящим электроном. Это «замедление» проявляется в виде увеличения электрического сопротивления.

Для информации. Когда материал охлаждается, электроны оседают на самые низкие валентные оболочки, становятся невозбужденными и, соответственно, меньше двигаются. При этом сопротивление движению электронов от одного потенциала к другому падает. По мере увеличения температуры металла сопротивление металла потоку электронов увеличивается.

Особенности конструкций

По своей природе терморезисторы являются аналоговыми и делятся на два вида:

  • металлические (позисторы),
  • полупроводниковые (термисторы).

Позисторы

Материалом для терморезисторов можно использовать далеко не любые проводники тока, так как к этим устройствам предъявляются некоторые требования. Материал для их изготовления должен обладать высоким ТКС.

Для таких требований подходят медь и платина, не считая их высокой стоимости. Практически широко применяются медные образцы терморезисторов ТСМ, у которых линейность зависимости сопротивления от температуры намного выше. Их недостатком является малое удельное сопротивление, быстрая окисляемость. В связи с этим термосопротивления на основе меди имеют ограниченное применение, не более 180 градусов.

Позисторы PTC предназначены для ограничения тока при нагревании от более высокой рассеиваемой мощности. Поэтому их размещают последовательно в цепь переменного тока, чтобы уменьшить ток. Они (буквально любой из них) становятся горячими от слишком большого тока. Эти приспособления используют в устройстве защиты цепи, таком как предохранитель, в качестве таймера в схеме размагничивания катушек ЭЛТ-мониторов.

Для информации. Что такое позистор? Прибор, электрическое сопротивление которого растет в зависимости от его температуры, называется позистором (PTC).

Примеры позисторов

Термисторы

Устройство с отрицательным температурным коэффициентом (это когда, чем выше температура, тем ниже сопротивление) называется терморезистором NTC.

Для информации. Все полупроводники имеют меняющееся сопротивление по мере увеличения или уменьшения температуры. В этом проявляется их сверхчувствительность.

Характеристики и обозначение термистора

Термисторы NTC широко используются в качестве ограничителей пускового тока, самонастраивающихся сверхтоковых защит и саморегулируемых нагревательных элементов. Обычно эти приборы устанавливаются параллельно в цепь переменного тока.

Их можно встретить повсюду: в автомобилях, самолетах, кондиционерах, компьютерах, медицинском оборудовании, инкубаторах, фенах, электрических розетках, цифровых термостатах, переносных обогревателях, холодильниках, печах, плитах и других всевозможных приборах.

Термистор используется в мостовых цепях.

Технические характеристики

Терморезисторы используют в батареях зарядки. Их основными характеристиками являются:

  1. Высокая чувствительность, температурный коэффициент сопротивления в 10-100 раз больше, чем у металла;
  2. Широкий диапазон рабочих температур;
  3. Малый размер;
  4. Простота использования, значение сопротивления может быть выбрано между 0,1 ~ 100 кОм;
  5. Хорошая стабильность;
  6. Сильная перегрузка.

Качество прибора измеряется с точки зрения стандартных характеристик, таких как время отклика, точность, неприхотливость при изменениях других физических факторов окружающей среды. Срок службы и диапазон измерений – это еще несколько важных характеристик, которые необходимо учитывать при рассмотрении использования.

Компактные терморезисторы

Область применения

Термисторы не очень дорогостоящие и могут быть легко доступны. Они обеспечивают быстрый ответ и надежны в использовании. Ниже приведены примеры применения устройств.

Термодатчик воздуха

Автомобильный термодатчик – это и есть терморезистор NTC, который сам по себе является очень точным при правильной калибровке. Прибор обычно расположен за решеткой или бампером автомобиля и должен быть очень точным, так как используется для определения точки отключения автоматических систем климат-контроля.  Последние регулируются с шагом в 1 градус.

Температурный датчик

Автомобильный термодатчик

Терморезистор встраивается в обмотку двигателя. Обычно этот датчик подключается к реле температуры (контроллеру) для обеспечения «Автоматической температурной защиты». Когда температура двигателя превышает заданное значение, установленное в реле, двигатель автоматически выключается. Для менее критического применения он используется для срабатывания сигнализации о температурном превышении с индикацией.

Датчик пожара

Можно сделать свое собственное противопожарное устройство. Собрать схему из термистора или биметаллических полосок, позаимствованных из пускателя. Тем самым можно вызвать тревогу, основанную на действии самодельного термодатчика.

Дымовой извещатель

В электронике всегда приходится что-то измерять, например, температуру. С этой задачей лучше всего справляется  терморезистор  – электронный компонент на основе полупроводников. Прибор обнаруживает изменение физического количества и преобразуется в электрическое количество. Они являются своего рода мерой растущего сопротивления выходного сигнала. Существует две разновидности приборов: у позисторов с ростом температуры растет и сопротивление, а у термисторов оно наоборот падает. Это противоположные по действию и одинаковые по принципу работы элементы.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

Позистор Википедия

Условно-графическое обозначение терморезистора

Терморези́стор (термистор, термосопротивление) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры[1].

Терморезистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году[2].

Терморезисторы изготавливаются из материалов с высоким температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), который обычно на порядки выше, чем ТКС металлов и металлических сплавов.

Конструкция и разновидности терморезисторов

Резистивный элемент терморезистора изготавливают методом порошковой металлургии из оксидов, галогенидов, халькогенидов некоторых металлов, в различном конструктивном исполнении, например в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок, тонких пластинок, и размерами от 1—10 микрометров до нескольких сантиметров.

По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы) температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС). Для позисторов — с ростом температуры растёт их сопротивление; для NTC-термисторов увеличение температуры приводит к падению их сопротивления.

Терморезисторы с отрицательным ТКС (NTC-термисторы) изготовляют из смеси поликристаллических оксидов переходных металлов (например, MnO, СoOx, NiO и CuO), полупроводников типа AIII BV, стеклообразных, легированных полупроводников (Ge и Si), и других материалов. PTC-термисторы изготовляют из твёрдых растворов на основе BaTiO3, что даёт положительный ТКС.

Условно терморезисторы классифицируют как низкотемпературные (предназначенные для работы при температуpax ниже 170 К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Выпускаются терморезисторы, предназначенные для работы при температурах от 900 до 1300 К.

Терморезисторы способны работать в различных климатических условиях и при значительных механических нагрузках. Однако, с течением времени, при жёстких условиях его эксплуатации, например, термоциклировании, происходит изменение его исходных термоэлектрических характеристик, таких как:

  • номинального (при 25 °C) электрического сопротивления;
  • температурного коэффициента сопротивления.

Также существуют комбинированные приборы, такие как терморезисторы с косвенным нагревом. В этих приборах в одном корпусе совмещены терморезистор с гальванически изолированным нагревательным элементом, задающего температуру терморезистора, и, соответственно, его сопротивление. Такие приборы могут использоваться в качестве переменного резистора, управляемого напряжением, приложенным к нагревательному элементу такого терморезистора.

Температура рассчитывается при помощи уравнения Стейнхарта — Харта:

1T=A+Bln⁡(R)+C[ln⁡(R)]3{\displaystyle {1 \over T}=A+B\ln(R)+C[\ln(R)]^{3}}

где T — температура в К;
R — сопротивление в Ом;
A,B,C — константы термистора, определённые при градуировке в трёх температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 °С.

Одним из существенных недостатков «бусинковых» термисторов, как температурных датчиков, является то, что они не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки[3]. Не существует стандартов, регламентирующих их номинальную характеристику сопротивление — температура. «Дисковые» термисторы могут быть взаимозаменяемыми, однако при этом лучшая допускаемая погрешность не менее 0,05 °С в диапазоне от 0 до 70 °С. Типичный 10-килоомный термистор в диапазоне 0—100 °С имеет коэффициенты, близкие к следующим значениям:

A=1,03∗10−3{\displaystyle A=1,03*10^{-3}};
B=2,93∗10−4{\displaystyle B=2,93*10^{-4}};
C=1,57∗10−7{\displaystyle C=1,57*10^{-7}}.

Режим работы терморезисторов и их применение

Зависимость сопротивления терморезистора от температуры: 1 — ТКС < 0; 2 — ТКС > 0

Режим работы терморезисторов зависит от выбранной рабочей точки на вольт-амперной характеристике (или ВАХ) такого прибора. В свою очередь ВАХ зависит от приложенной к прибору температуры и конструктивных особенностей терморезистора.

Терморезисторы с рабочей точкой выставленной на линейном участке ВАХ используются для контроля за изменением температуры и компенсации параметров (электрическое напряжение или электрический ток) электрических цепей, возникших вследствие изменения температуры. Терморезисторы с рабочей точкой выставленной на нисходящем участке ВАХ (с «отрицательным сопротивлением») применяются в качестве пусковых реле, реле времени, в системах измерения и контроля мощности электромагнитного излучения на сверхвысоких частотах (или СВЧ), системах теплового контроля и пожарной сигнализации, в установках регулирования расхода жидких и сыпучих сред.

Наиболее широко используются среднетемпературные терморезисторы (с температурным ТКС от −2,4 до −8,4 %/К), работающие в широком диапазоне сопротивлений (от 1 до 106Ом).

Также существуют терморезисторы с небольшим положительным температурным коэффициентом сопротивления (или ТКС) (от 0,5 до 0,7 %/К) выполненные на основе кремния, сопротивление которых изменяется по закону близкому к линейному. Такие терморезисторы находят применение в системах охлаждения и температурной стабилизации режимов работы транзисторов в различных радиоэлектронных системах.

См. также

Примечания

Литература

  • Шефтель И. Т. Терморезисторы.
  • Мэклин Э. Д. Терморезисторы.
  • Шашков А. Г. Терморезисторы и их применение.
  • Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. — 4-е перераб. и доп. изд. — М.: Высшая школа, 1987. — С. 401—407. — 479 с. — 50 000 экз.

wikiredia.ru

Позисторы и термисторы.

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; просмотров: 125 | Нарушение авторских прав


Устройство и принцип действия термоэлектрических преобразователей для измерения температуры. | Введение поправки на температуру холодных спаев термоэлектрических преобразователей для измерения температуры.(часть 3 стр.29) | Яркостные пирометры. | Цветовые пирометры.часть 3стр56 | Радиационные пирометры.часть 3 стр.57-58 | Тепловизоры.часть 3 стр.58 | Активные и пассивные тепловые методы контроля. | Методы воздействия при активном тепловом контроле. Классификация источников теплового воздействия. | Понятие об обратной задаче теплопроводности. | Постановка обратной задачи теплопроводности. |


mybiblioteka.su — 2015-2018 год. (0.008 сек.)

mybiblioteka.su

Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Позистор

Cтраница 1

Позисторы изготовляют из непроводящей керамики титана бария, легированной примесями редкоземельных элементов ( церием, лантаном, самарием, ниобием и др.) в виде бусинки, круглой или прямоугольной таблетки, бруска.
 [1]

Позистор имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. Материалом для изготовления резисторов служит титанат-бариевая керамика с примесью редкоземельных элементов.
 [3]

Позисторы и ванадиевые критезисторы используются для измерения температуры в узком температурном диапазоне, в окрестности критической температуры, обладая в этом диапазоне повышенной по сравнению с другими термочувствительными элементами чувствительностью. Это позволяет применять их в термосигнализаторах и температурных реле.
 [4]

Позисторы изготовляют на основе титанато-бариевой керамики, удельное сопротивление которой значительно уменьшено в результате добавления в качестве примесей редкоземельных элементов Титанат бария ( ВаТЮ3) — диэлектрик; удельное сопротивление его. Введение в тита-нат бария малых количеств ( 0 1 — 0 3 атомных процента) таких примесей, как лантан или церий, приводит к уменьшению его удельного сопротивления до 0 1 — 1 ом-м. Такой материал обладает аномальной температурной зависимостью: в узком диапазоне температур его удельное сопротивление увеличивается на несколько порядков.
 [5]

Позисторы отличаются от термисторов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления тем, что их сопротивление определяется не только температурой резистора, но и величиной приложенного к нему напряжения. Увеличение напряжения снижает величину сопротивления и уменьшает изменение сопротивления при разогреве позистора.
 [7]

Позисторы предназначены для работы в качестве датчиков систем регулирования температур, противопожарной сигнализации, тепловой защиты, ограничения и стабилизации тока в электрических схемах.
 [9]

Позисторы являются нелинейными резисторами с положительным ТКС. При достижении определенной температуры в сопротивление позистора скачкообразно увеличивается на несколько порядков. Для усиления этого эффекта позисторы разных фаз соединяются последовательно.
 [11]

Позисторы изготовляют из титанатобариевой керамики с примесью редкоземельных элементов таких, как лантан, церий и др. В определенном узком интервале температур сопротивление такого материала увеличивается на несколько порядков.
 [13]

Позистор R28 и резистор К29 служат для размагничивания кинескопа.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

   5




www.ngpedia.ru

Принцип действия позисторов

Производство Принцип действия позисторов

просмотров — 381

Принцип действия болометров

Полупроводниковый болометр — ϶ᴛᴏ прибор, предназначенный для индикации и измерения теплового излучения (оптического или инфракрасного диапазона частот электромагнитного излучения).

Обычно болометр состоит из двух пленочных термисторов (толщиной до 10 мкм). Один из термисторов болометра является активным, ᴛ.ᴇ. непосредственно подвергается воздействию измеряемого излучения. Сопротивление этого термистора изменяется в результате нагрева при облучении электромагнитным излучением оптического или инфракрасного диапазона частот. Второй термистор – компенсационный – служит для компенсации возможных изменений температуры окружающей среды. Компенсационный термистор должен быть экранирован от измеряемого излучения. Активный и компенсационный термисторы помещают в один герметичный корпус.

Болометры обычно имеют три внешних вывода: от активного и компенсационного термисторов и от средней точки.

Полупроводниковые болометры применяют в различных системах ориентации, для бесконтактного и дистанционного измерения температур и т.д.

Позистор — ϶ᴛᴏ полупроводниковый терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления.

В массовом производстве позисторы делают на основе керамики из титаната бария. Титанат бария ВаTiOз – диэлектрик, известный с начала 40-х годов нашего столетия, с удельным сопротивлением при комнатной температуре 1010… 1012 Ом·см, что значительно превышает удельное сопротивление полупроводников. В случае если же в состав керамики из титаната бария ввести примеси редкоземельных элементов (лантана, церия или др.) либо других элементов (ниобия, тантала, сурьмы, висмута и т. п.), имеющих валентность большую, чем у бария, и ионный радиус, близкий к радиусу иона бария, то это приведет к уменьшению удельного сопротивления до 10… 102 Ом·см, что соответствует удельному сопротивлению полупроводниковых материалов (рис. 9). Полупроводниковый титанат бария обладает аномальной температурной зависимостью удельного сопротивления: в узком диапазоне температур при нагреве выше точки Кюри удельное сопротивление полупроводникового титаната бария увеличивается на несколько порядков.

Рис. 9. Температурные характеристики некоторых позисторов: 1 – СТБ-1; 2 – СТ6-2Б; 3 – СТ6-3Б; штриховая кривая для СТ6-2Б получена при нагреве его проходящим током

Механизм электропроводности полупроводникового титаната бария при наличии примесей можно представить следующим образом. Примесь редкоземельного элемента (к примеру, лантана) замещает в узле кристаллической решетки барий. Часть атомов титана, поддерживая электрическую нейтральность всœего кристалла, захватывает лишние валентные электроны лантана, имеющего большую валентность, чем валентность бария. Захватываемые электроны, находясь в квазиустойчивом состоянии, легко перемещаются под действием электрического поля и обуславливают электропроводность материала. Сказанное можно проиллюстрировать следующей формулой:

Ba2+Ti4+O2-3 + xLa3+ à (Ba2+1-xLa3+x)(Ti4+1-xTi3+x)O2-3

При замещении титана в титанате бария примесями другого элемента (к примеру, атомами тантала) аналогичный процесс электропроводности можно представить так:

Ba2+Ti4+O2-3+ хТа3+ à Ba2+(Ti4+1-2xTi3+xTa5+x)O2-3

Полупроводниковые свойства керамики на основе титаната бария можно получить также методом частичного восстановления:

Ba2+Ti4+O2-3 — хО2- à Ba2+(Ti4+1-2xTi3+2x)O2-3

Во всœех перечисленных случаях в полупроводниковом титанате бария существуют четырехвалентные и трехвалентные ионы титана. Между разновалентными ионами титана может происходить обмен электронами. При этом каждый ион титана становится то трех-, то четырехвалентным (рис. 10). Этот процесс является причиной электропроводности полупроводникового титаната бария.

Рис. 10. Схема, поясняющая электропроводность титаната бария

Появление полупроводниковых свойств в ионных кристаллах под влиянием примесей наблюдается также и для оксида никеля. Полупроводники, изготовляемые подобным методом, иногда называют полупроводниками с управляемой валентностью.

Технология изготовления позисторов аналогична технологии изготовления изделий из других керамических материалов. После смешивания исходных компонентов и веществ, содержащих примесные элементы, проводят первичный обжиг при температуре около 1000°С. Полученную твердую массу измельчают, а затем формуют заготовки (обычно в виде дисков различных размеров). Вторичный обжиг производят при температуре 1300…1400°С.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, резистивный слой позистора состоит из большого числа контактирующих между собой зерен или кристаллов полупроводникового титаната бария. Сопротивление позистора определяется сопротивлением обедненных поверхностных слоев на зернах титаната бария. Высота поверхностных потенциальных барьеров оказывается малой при температурах ниже точки Кюри, когда в зернах титаната бария существует спонтанная поляризация, и материал обладает очень большой диэлектрической проницаемостью. При температурах, больших точки Кюри, титанат бария претерпевает фазовое превращение из сегнетоэлектрического в параэлектричское состояние. При этом пропадает спонтанная поляризация, резко уменьшается диэлектрическая проницаемость, растет высота поверхностных потенциальных барьеров на зернах титаната бария и увеличивается сопротивление позистора.

Температурные характеристики позисторов связаны с точкой Кюри керамики. Точка Кюри титаната бария может быть смещена в сторону низких температур путем частичного замещения бария стронцием. И наоборот, точка Кюри может быть смещена в сторону больших температур частичной заменой бария свинцом. Уменьшает точку Кюри и частичная замена титана цирконием, оловом и самарием. Такое регулирование позволяет создавать позисторы, у которых положительный температурный коэффициент сопротивления наблюдается в разных диапазонах температур.

Титанат бария, конечно, не единственный сегнетоэлектрический материал, пригодный для изготовления позисторов. Положительный температурный коэффициент сопротивления можно получить также при использованию материалов системы SrTiO3 с добавкой ниобия, системы PbTiO3 с добавление лантана, системы PbNbO6 с добавкой вольфрама и др. Важно заметить, что для совершенствования позисторов необходимы исследования материалов с точки зрения повторяемости свойств, надежности и увеличения срока службы, ᴛ.ᴇ. качеств, необходимых для внедрения в массовое производство.

Иногда для создания позисторов используют монокристаллические кремний, германий и другие полупроводниковые материалы. Принцип действия таких позисторов основан на уменьшении подвижности носителœей заряда с увеличением температуры в результате увеличения их рассеяния на тепловых колебаниях атомов кристаллической решетки. Так, позисторы, изготовленные из монокристаллического кремния с малой концентрацией примесей (1015…1017 см-3), могут иметь температурный коэффициент сопротивления (0,7… 1) 10-2 К-1 с положительным знаком в диапазоне температур от 20 до ~100°С.

Одним из преимуществ монокристаллических позисторов перед поликристаллическими является возможность изготовления их с относительно малым разбросом параметров и характеристик. При использовании для изготовления монокристаллических позисторов широко распространенной планарной технологии можно создавать монокристаллические позисторы с разбросом номинальных сопротивлений 1…2%. При этом из-за меньшей стоимости и из-за больших температурных коэффициентов сопротивления поликристаллические позисторы нашли более широкое применение.

Читайте также


  • — Принцип действия позисторов

    Принцип действия болометров

    Полупроводниковый болометр – это прибор, предназначенный для индикации и измерения теплового излучения (оптического или инфракрасного диапазона частот электромагнитного излучения).
    Обычно болометр состоит из двух пленочных… [читать подробенее]

  • — Принцип действия позисторов

    Принцип действия болометров

    Полупроводниковый болометр – это прибор, предназначенный для индикации и измерения теплового излучения (оптического или инфракрасного диапазона частот электромагнитного излучения).
    Обычно болометр состоит из двух пленочных… [читать подробенее]

  • oplib.ru