Thermistor adalah perangkat yang dirancang untuk mengukur suhu, dan terdiri dari bahan semikonduktor, yang sangat mengubah resistansinya dengan sedikit perubahan suhu. Umumnya, termistor memiliki koefisien suhu negatif, yang berarti resistansinya berkurang dengan meningkatnya suhu.
Karakteristik umum termistor
Kata "termistor" adalah kependekan dari istilah lengkapnya: resistor sensitif termal. Perangkat ini adalah sensor yang akurat dan mudah digunakan untuk setiap perubahan suhu. Secara umum, ada dua jenis termistor: koefisien suhu negatif dan koefisien suhu positif. Paling sering, tipe pertama digunakan untuk mengukur suhu.
Penunjukan termistor dalam rangkaian listrik ditunjukkan pada foto.
Bahan termistor adalah oksida logam dengan sifat semikonduktor. Selama produksi, perangkat ini diberikan formulir berikut:
- disc;
- batang;
- bulat seperti mutiara.
Thermistor didasarkan pada prinsip kuatperubahan resistansi dengan sedikit perubahan suhu. Pada saat yang sama, pada kekuatan arus tertentu dalam rangkaian dan suhu konstan, tegangan konstan dipertahankan.
Untuk menggunakan perangkat, perangkat terhubung ke sirkuit listrik, misalnya, ke jembatan Wheatstone, dan arus dan tegangan pada perangkat diukur. Menurut hukum sederhana Ohm R=U/I menentukan hambatan. Selanjutnya, mereka melihat kurva ketergantungan resistensi pada suhu, yang dengannya dimungkinkan untuk mengatakan dengan tepat suhu apa yang sesuai dengan resistensi yang dihasilkan. Ketika suhu berubah, nilai resistansi berubah secara dramatis, yang memungkinkan untuk menentukan suhu dengan akurasi tinggi.
bahan termistor
Materi dari sebagian besar termistor adalah keramik semikonduktor. Proses pembuatannya terdiri dari bubuk sintering nitrida dan oksida logam pada suhu tinggi. Hasilnya adalah bahan yang komposisi oksidanya memiliki rumus umum (AB)3O4 atau (ABC)3 O4, di mana A, B, C adalah unsur kimia logam. Yang paling umum digunakan adalah mangan dan nikel.
Jika termistor diharapkan beroperasi pada suhu kurang dari 250 °C, maka magnesium, kob alt dan nikel termasuk dalam komposisi keramik. Keramik komposisi ini menunjukkan stabilitas sifat fisik pada kisaran suhu yang ditentukan.
Karakteristik penting dari termistor adalah konduktivitas spesifiknya (kebalikan dari resistansi). Konduktivitas dikendalikan dengan menambahkan kecilkonsentrasi litium dan natrium.
Proses pembuatan instrumen
Termistor bulat dibuat dengan menerapkannya pada dua kabel platinum pada suhu tinggi (1100 °C). Kawat kemudian dipotong untuk membentuk kontak termistor. Lapisan kaca diterapkan pada instrumen bulat untuk penyegelan.
Dalam kasus termistor disk, proses pembuatan kontak adalah dengan meletakkan paduan logam platinum, paladium dan perak di atasnya, dan kemudian menyoldernya ke lapisan termistor.
Perbedaan dari detektor platinum
Selain termistor semikonduktor, ada jenis detektor suhu lain, yang bahan kerjanya adalah platinum. Detektor ini mengubah resistansinya saat suhu berubah secara linier. Untuk termistor, ketergantungan besaran fisis ini memiliki karakter yang sama sekali berbeda.
Kelebihan termistor dibandingkan platinum adalah sebagai berikut:
- Sensitivitas resistensi yang lebih tinggi terhadap perubahan suhu di seluruh rentang operasi.
- Stabilitas instrumen tingkat tinggi dan pengulangan pembacaan.
- Berukuran kecil untuk merespons perubahan suhu dengan cepat.
Resistensi termistor
Kuantitas fisik ini berkurang dengan meningkatnya suhu, dan penting untuk mempertimbangkan kisaran suhu pengoperasian. Untuk batas suhu dari -55 °C hingga +70 °C, termistor dengan resistansi 2200 - 10000 ohm digunakan. Untuk suhu yang lebih tinggi, gunakan perangkat dengan resistansi lebih besar dari 10 kOhm.
Tidak seperti detektor platinum dan termokopel, termistor tidak memiliki standar khusus untuk kurva resistansi versus suhu, dan ada banyak variasi kurva resistansi yang dapat dipilih. Ini karena setiap bahan termistor, seperti halnya sensor suhu, memiliki kurva resistansinya sendiri.
Stabilitas dan akurasi
Instrumen ini stabil secara kimiawi dan tidak terdegradasi seiring waktu. Sensor termistor adalah salah satu instrumen pengukur suhu yang paling akurat. Keakuratan pengukuran mereka di seluruh rentang operasi adalah 0,1 - 0,2 °C. Harap dicatat bahwa sebagian besar peralatan beroperasi dalam kisaran suhu 0 °C hingga 100 °C.
Parameter dasar termistor
Parameter fisik berikut adalah dasar untuk setiap jenis termistor (penguraian kode nama dalam bahasa Inggris diberikan):
- R25 - resistansi perangkat dalam Ohm pada suhu kamar (25 °С). Memeriksa karakteristik termistor ini sederhana menggunakan multimeter.
- Toleransi R25 - nilai toleransi penyimpangan resistansi pada perangkat dari nilai yang ditetapkan pada suhu 25 °С. Sebagai aturan, nilai ini tidak melebihi 20% dari R25.
- Maks. Arus Steady State - maksimumnilai arus dalam ampere yang dapat mengalir melalui perangkat untuk waktu yang lama. Melebihi nilai ini mengancam dengan penurunan resistensi yang cepat dan, sebagai akibatnya, kegagalan termistor.
- Sekitar. R dari Maks. Arus - nilai ini menunjukkan nilai resistansi dalam Ohm, yang diperoleh perangkat saat arus maksimum melewatinya. Nilai ini harus 1-2 kali lipat lebih kecil dari resistansi termistor pada suhu kamar.
- Hapus. koefisien - koefisien yang menunjukkan sensitivitas suhu perangkat terhadap daya yang diserapnya. Faktor ini menunjukkan jumlah daya dalam mW yang perlu diserap termistor untuk menaikkan suhunya sebesar 1 °C. Nilai ini penting karena menunjukkan berapa banyak daya yang perlu Anda keluarkan untuk memanaskan perangkat ke suhu operasinya.
- Konstanta Waktu Termal. Jika termistor digunakan sebagai pembatas arus masuk, penting untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mendinginkan setelah daya dimatikan agar siap untuk menyalakannya kembali. Karena suhu termistor setelah dimatikan berkurang sesuai dengan hukum eksponensial, konsep "Konstan Waktu Termal" diperkenalkan - waktu di mana suhu perangkat berkurang sebesar 63,2% dari perbedaan antara suhu operasi perangkat dan suhu sekitar.
- Maks. Load Capacitance in F - jumlah kapasitansi dalam mikrofarad yang dapat dikeluarkan melalui perangkat ini tanpa merusaknya. Nilai ini ditunjukkan untuk tegangan tertentu,misalnya 220 V.
Bagaimana cara menguji operasi termistor?
Untuk pemeriksaan kasar termistor untuk kemudahan servisnya, Anda dapat menggunakan multimeter dan besi solder biasa.
Pertama-tama, nyalakan mode pengukuran resistansi pada multimeter dan hubungkan kontak keluaran termistor ke terminal multimeter. Dalam hal ini, polaritas tidak masalah. Multimeter akan menunjukkan resistansi tertentu dalam ohm, itu harus dicatat.
Kemudian Anda perlu mencolokkan besi solder dan membawanya ke salah satu keluaran termistor. Berhati-hatilah untuk tidak membakar perangkat. Selama proses ini, Anda harus mengamati pembacaan multimeter, itu harus menunjukkan resistensi yang menurun dengan lancar, yang dengan cepat akan menetap ke beberapa nilai minimum. Nilai minimum tergantung pada jenis termistor dan suhu besi solder, biasanya beberapa kali lebih kecil dari nilai yang diukur di awal. Dalam hal ini, Anda dapat yakin bahwa termistor berfungsi.
Jika resistansi pada multimeter tidak berubah atau, sebaliknya, turun tajam, maka perangkat tidak cocok untuk digunakan.
Perhatikan bahwa pemeriksaan ini kasar. Untuk pengujian perangkat yang akurat, perlu untuk mengukur dua indikator: suhu dan resistansi yang sesuai, dan kemudian membandingkan nilai-nilai ini dengan yang dinyatakan oleh pabrikan.
Aplikasi
Termistor digunakan di semua bidang elektronik yang penting untuk memantau kondisi suhu. Area-area ini termasukkomputer, peralatan presisi tinggi untuk instalasi industri dan perangkat untuk mentransmisikan berbagai data. Jadi, termistor printer 3D digunakan sebagai sensor yang mengontrol suhu pemanas tempat tidur atau kepala cetak.
Salah satu kegunaan termistor yang paling umum adalah untuk membatasi arus masuk, seperti saat menyalakan komputer. Faktanya adalah bahwa pada saat daya dihidupkan, kapasitor awal, yang memiliki kapasitas besar, dilepaskan, menciptakan arus besar di seluruh rangkaian. Arus ini mampu membakar seluruh chip, sehingga termistor disertakan dalam rangkaian.
Perangkat ini pada saat dinyalakan memiliki suhu ruangan dan hambatan yang besar. Resistansi semacam itu dapat secara efektif mengurangi lonjakan arus pada saat memulai. Selanjutnya, perangkat memanas karena arus yang melewatinya dan pelepasan panas, dan resistansinya menurun tajam. Kalibrasi termistor sedemikian rupa sehingga suhu operasi chip komputer menyebabkan resistansi termistor hampir nol, dan tidak ada penurunan tegangan di atasnya. Setelah mematikan komputer, termistor dengan cepat menjadi dingin dan mengembalikan resistansinya.
Jadi menggunakan termistor untuk membatasi arus masuk adalah hemat biaya dan cukup sederhana.
Contoh termistor
Saat ini, berbagai macam produk sedang dijual, berikut adalah karakteristik dan area penggunaan beberapa di antaranya:
- Thermistor B57045-K dengan pengikat mur, memiliki resistansi nominal 1kOhm dengan toleransi 10%. Digunakan sebagai sensor pengukur suhu pada elektronik konsumen dan otomotif.
- B57153-S instrumen disk, memiliki nilai arus maksimum 1,8 A pada 15 ohm pada suhu kamar. Digunakan sebagai pembatas arus masuk.
