Основу современной слаботочной и силовой электроники образуют различные полупроводниковые приборы, параметры которых сильно меняются даже при небольших вариациях температуры. С учетом это особенности разработчик вынужден применять в электронных приборах различные схемы термостабилизации.
Наибольшее распространение получили два пути решения этой задачи, довольно часто комбинируемые друг с другом. Речь идет о введение глубокой отрицательной обратной связи и прямая блокировка изменения характеристик при росте или падении температуры. Для реализации последней схемы необходим элемент, какая-либо электрическая характеристика которого заметно и предсказуемо меняется при изменениях температуры.
Конструкция термистора
Известно, что температурная характеристика сопротивление любого резистора линейна и описывается следующим соотношением:
R(t)=Ro[1 + α(t-20)],
где Ro – сопротивление элемента при 20°С, α – температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Считается, что качественный резистор общего назначения должен иметь минимальное значение α, так как это упрощает создание электронных схем за счет меньшего дрейфа их параметров при изменении окружающей температуры.
Термистор отличается от обычного резистора тем, что у него ТКС увеличен на порядок и более. Для достижения этого свойства рабочее тело термистора формируют спеканием порошковых окислов переходных металлов и двоичных соединений полупроводников.
Исполнение и разновидности терморезисторов
Согласно общей классификации электронных компонентов термистор – это классический двухполюсник. Имеет два вывода, используемых для установки в схему. Достаточно часто по своему внешнему виду заметно отличается от обычных резисторов, что исключает ошибки при сборке схем. На рисунке 1 приведен пример исполнения термисторов, иллюстрирующий это свойство.
В зависимости от конструктивного исполнения различают терморезисторы с прямым и косвенным нагревом.
В первом случае сопротивление рабочего тела элемента непосредственно определяется протекающим через него током, а также температурой окружающего воздуха. В случае применения косвенного нагрева сопротивление терморезистора меняет дополнительный нагреватель, не имеющий с ним прямой электрической связи.
Температурная характеристика
Сопротивление терморезистора по-разному меняется при увеличении температуры рабочего тела. У части компонентов, обозначаемый как NTC- термисторы, сопротивление падает по мере роста температуры (N = negative, т.е. отрицательный ТКС). PTC-термистор, более известный как позистор, за счет положительного ТКС демонстрирует рост сопротивления при увеличении температуры.
На рисунке 2 приведено схемное обозначение разновидностей термисторов.
Области применения
Наибольшую популярность на практике получило использование термисторов в двух типовых областях.
Первый из них – применение этого компонента в качестве чувствительного элемента схем термостабилизации, в которых он выполняет функции термометра. В ряде случаев непосредственно воздействует на контролируемую схему в нужном направлении, стабилизируя ее характеристики в широком диапазоне изменения температур. Пример такой схемы показан на рисунке 3.
Вторая область – использование термисторов для прямого управления током, когда его включают последовательно с нагрузкой. В варианте позистора элемент ограничивает максимальный протекающий ток. При отрицательном ТКС термистор берет на себя функции пускового реле, обеспечивая дополнительное увеличение тока в момент запуска.