Termistory

Termistory jsou teplotně závislé rezistory – velikost jejich odporu se tedy s teplotou mění.

Podle druhu závislosti je dělíme na:

• negastory - mají záporný teplotní koeficient (negativní - NTCR) - se vzrůstající teplotou odpor klesá (viz obrázek 1).

Obr. 1: Negastor – závislost odporu na teplotě

• pozistory - mají kladný teplotní koeficient (pozitivní - PTCR) - se vzrůstající teplotou odpor roste (viz obrázek 2).

Obr. 2: Pozistor – závislost odporu na teplotě

Termistor je součástka používaná v mnoha aplikacích souvisejících s teplotou. Jsou jimi například měření teploty, kontrola překročení teploty (termostaty), měření efektivní hodnoty napětí a proudu s mezipřevodem na teplo (včetně vysokofrekvenčních), pyrometry sloužící k dálkovému měření teploty, stabilizace pracovního bodu polovodičů, kompenzace vlivu teploty na elektroniku a měřicí přístroje, měření průtoku kapalin a plynů a podobně.

Negastory

Jejich odpor s teplotou klesá. Mají značnou citlivost (poměrně velká změna odporu na jednotku teploty). Celková závislost odporu na teplotě je mírně nelineární, ale pro omezený rozsah teplot se dá snadno linearizovat (nahradit přímkou), což usnadňuje konstrukci převodníků.

Jsou vyráběny nejčastěji spékáním ze směsí oxidů kovů (např. mangan, kobalt, nikl, železo, titan…). Změnou poměru použitých oxidů a technologických postupů lze vyrábět termistory ve velkém rozsahu hodnot.

Termistory lze provozovat v rozsahu teplot – 200 ℃ až + 1000℃.

Termistory se záporným teplotním koeficientem se vyrábějí ve dvou provedeních – s metalickými kontakty a perličkové.

Perličkové termistory

Mají tvar perličky nebo kapky a drátové vývody (slitina platiny) jsou přímo sintrované do těla termistoru.

Termistory s metalickými kontakty

Mají kontakty vytvořené pokovením plošek na povrchu těla termistoru. Jsou vyráběny v mnoha tvarech (disky, tyčinky, plátky, válečky atd.).

Pozistory

Jejich odpor s teplotou roste. Mají velmi velkou citlivost (velmi velká změna odporu na jednotku teploty), ale jen v úzkém rozsahu teplot. Celková závislost odporu na teplotě je silně nelineární, takže je pozistor často označován jako bezkontaktní termostat s charakteristikou „zapnuto-vypnuto“. K přepnutí dochází v úzkém rozsahu teplot (jen několik℃). Změnou poměru složek při výrobě se dá snadno vyrobit pozistor pro konkrétní teplotu, přičemž rozsah vyráběných hodnot dostačuje pro většinu běžných aplikací.

Výrobně jsou pozistory formou keramiky (zrna základního materiálu spojená pojivem při natavení obou druhů materiálu při vypálení v peci).

Rozlišujeme dvě kategorie termistorů s kladným teplotním koeficientem (PTC termistory):

První kategorii tvoří teplotně závislé křemíkové rezistory („silistory“). Tyto termistory mají ve vzestupné části charakteristiky téměř neměnný kladný teplotní koeficient, při teplotách nad 150℃ mají pak záporný teplotní koeficient.

Tyto termistory jsou nejčastěji používány k teplotní kompenzaci obvodů s křemíkovými polovodiči v rozsahu teplot -60°C až +150℃.

Druhou kategorii tvoří klasické termistory PTC s charakteristikou teplotní závislosti. K jejich výrobě jsou používány nejčastěji sloučeniny baria, olova, stroncia s aditivy (např. mangan, tantal, křemík…).

Teplotní charakteristika PTC termistorů má tři fáze – v počátku vykazují malý záporný teplotní koeficient. V druhé fázi po dosažení Curieho teploty T_n se záporný teplotní koeficient mění na velký kladný teplotní koeficient. Ve třetí části teplotní charakteristiky v oblasti nejvyšší teploty T_m dochází opět ke změně teplotního koeficientu na záporný.

PTC termistory jsou nejčastěji využívány jako teplotní čidla pro teploty od 60°C do 180℃, např. pro měření teploty vinutí elektromotorů, transformátorů, chladičů výkonových polovodičů a podobně. Dále jako polovodičová pojistka k ochraně před nadměrným proudem od několika mA do jednotek ampérů, nebo jako čidla úrovně kapalin. Pro velkou nelinearitu charakteristiky jsou k měření teploty využívány jen zřídka.

Důležité parametry termistorů

• Jmenovitý odpor – je měřen při teplotě 25℃ ± 0,1 ℃ za takových podmínek, že změna hodnoty odporu vlivem Jouleova tepla je s ohledem na chyby měření zanedbatelná.
• Maximální zatížitelnost – je nejvyšší hodnota elektrického příkonu při teplotě prostředí 25℃ a normálním atmosférickém tlaku vzduchu.
• Teplotní časová konstanta je čas, za který se změní teplota termistoru vlivem výměny tepla s okolím o 63,2 %, když teplota prostředí byla skokově změněna (značení τ).
• Maximální provozní teplota je nejvyšší teplota termistoru, při které může pracovat s přijatelnou stabilitou parametrů. Tato teplota vzniká jako důsledek vnitřního a vnějšího ohřevu.

 

Zdroje

• KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009

Obrázky

• Obr. 1: KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Negastor – závislost odporu na teplotě, Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009
• Obr. 2: KOUTNÝ, Jaroslav a Ivo VLK. Pozistor – závislost odporu na teplotě, Elektronika I učebnice.  VYTVOŘENO V RÁMCI PROJEKTU: DIGITÁLNÍ ŠKOLA: ICT VE VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ, REG. Č. CZ.1.07/1.1.04/01.0137, Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická, Olomouc 2009