Was ist ein Thermistor und ein Posistor und wo werden sie verwendet?

Ein Thermistor ist ein Halbleiterbauelement mit einem temperaturabhängigen elektrischen Widerstand. Diese Komponente wurde 1930 vom Wissenschaftler Samuel Reuben erfunden und wird in der Technik immer noch häufig verwendet.

Thermistoren bestehen aus unterschiedlichen Materialien, Temperaturkoeffizient des Widerstands (TCR) Das ist ziemlich hoch – deutlich überlegen gegenüber Metalllegierungen und reinen Metallen, also aus speziellen, spezifischen Halbleitern.

Das Hauptwiderstandselement wird direkt durch Pulvermetallurgie gewonnen, wobei Chalkogenide, Halogenide und Oxide einiger Metalle verarbeitet werden und ihnen unterschiedliche Formen verliehen werden, beispielsweise in Form von Scheiben oder Stäben unterschiedlicher Größe, großen Unterlegscheiben, mittleren Rohren, dünnen Platten, kleine Perlen mit Größen von wenigen Mikrometern bis zu mehreren zehn Millimetern ...

Aufgrund der Art der Korrelation zwischen dem Widerstand des Elements und seiner Temperatur unterteilen sie die Thermistoren in zwei große Gruppen – Posistoren und Thermistoren.Posistoren haben einen positiven TCS (aus diesem Grund werden Posistoren auch PTC-Thermistoren genannt) und Thermistoren haben einen negativen TCS (deshalb werden sie NTC-Thermistoren genannt).

Thermistor – temperaturabhängiger Widerstand aus Halbleitermaterial mit negativem Temperaturkoeffizienten und hoher Empfindlichkeit, Posistor – temperaturabhängiger Widerstand mit positivem Koeffizienten. Wenn also die Temperatur des Körpers des Kaltleiters steigt, nimmt sein Widerstand ab, und wenn die Temperatur des Thermistors steigt, nimmt sein Widerstand entsprechend ab.

Materialien für Thermistoren sind heute: Mischungen polykristalliner Oxide von Übergangsmetallen wie Kobalt, Mangan, Kupfer und Nickel, Verbindungen vom Typ IIIBV sowie dotierte, glasartige Halbleiter wie Silizium und Germanium und einige andere Stoffe. Bemerkenswert sind Bariumtitanat-Mischkristall-Posistoren.

Thermistoren können wie folgt klassifiziert werden:

• Niedrigtemperaturklasse (Betriebstemperatur unter 170 K);

• Mittlere Temperaturklasse (Betriebstemperatur von 170 K bis 510 K);

• Hohe Temperaturklasse (Betriebstemperatur ab 570 K);

• Eine eigene Hochtemperaturklasse (Betriebstemperatur von 900 K bis 1300 K).

Alle diese Elemente, sowohl Thermistoren als auch Posistoren, können unter unterschiedlichen klimatischen Außenbedingungen und unter erheblichen physikalischen Außen- und Strombelastungen arbeiten. Bei starker Thermozyklisierung ändern sich jedoch mit der Zeit ihre anfänglichen thermoelektrischen Eigenschaften, wie z. B. der nominale Raumtemperaturwiderstand und der Temperaturkoeffizient des Widerstands.

Es gibt auch kombinierte Komponenten, zum Beispiel indirekt beheizte Thermistoren... Die Gehäuse solcher Geräte enthalten den Thermistor selbst und ein galvanisch isoliertes Heizelement, das die Anfangstemperatur des Thermistors und damit seinen anfänglichen elektrischen Widerstand einstellt.

Diese Geräte werden als variable Widerstände verwendet, die durch die an das Heizelement des Thermistors angelegte Spannung gesteuert werden.

Je nachdem, wie der Arbeitspunkt der I-V-Kennlinie einer bestimmten Komponente gewählt wird, wird auch die Betriebsart des Thermistors im Stromkreis bestimmt. Und die I-V-Kennlinie selbst hängt von den Designeigenschaften und der auf sie angewendeten Temperatur ab das Gehäuse der Komponente.

Um Temperaturschwankungen zu kontrollieren und sich dynamisch ändernde Parameter wie den fließenden Strom und die angelegte Spannung in Stromkreisen zu kompensieren, die sich nach einer Änderung der Temperaturbedingungen ändern, werden Thermistoren verwendet, deren Arbeitspunkt auf dem linearen Abschnitt von I – V eingestellt ist charakteristisch.

Der Arbeitspunkt wird jedoch traditionell auf den fallenden Abschnitt der I-V-Kennlinie (NTC-Thermistoren) eingestellt, wenn der Thermistor beispielsweise als Starter, Zeitrelais, in einem System zur Verfolgung und Messung der Intensität der Mikrowellenstrahlung verwendet wird. in Brandmeldeanlagen, thermische Kontrolle, in Anlagen zur Steuerung des Durchflusses von Schüttgütern und Flüssigkeiten.

Die derzeit beliebtesten Mitteltemperatur-Thermistoren und Kaltleiter mit TCS von -2,4 bis -8,4 % bei 1 K... Sie arbeiten in einem weiten Widerstandsbereich von Ohm bis Megaohm.

Es gibt Kaltleiter mit einem relativ niedrigen TCR von 0,5 % bis 0,7 % bei 1 K auf Siliziumbasis. Ihr Widerstand ändert sich nahezu linear.Solche Posistoren werden häufig in Temperaturstabilisierungssystemen und in aktiven Kühlsystemen von Leistungshalbleiterschaltern in verschiedenen modernen elektronischen Geräten, insbesondere in leistungsstarken, verwendet. Diese Komponenten passen problemlos in Schaltpläne und nehmen nicht viel Platz auf der Platine ein.

Ein typischer Posistor hat die Form einer Keramikscheibe, manchmal sind mehrere Elemente in einem Gehäuse in Reihe eingebaut, häufiger jedoch in einer Variante in einer schützenden Emailbeschichtung. Posistoren werden aufgrund ihrer Schlichtheit und physikalischen Stabilität häufig als Sicherungen zum Schutz elektrischer Schaltkreise vor Überspannung und Strom sowie als Temperatursensoren und selbststabilisierende Elemente verwendet.

Thermistoren werden in vielen Bereichen der Elektronik häufig eingesetzt, insbesondere dort, wo eine präzise Steuerung des Temperaturprozesses wichtig ist. Dies gilt für Datenübertragungsgeräte, Computertechnik, Hochleistungsprozessoren und hochpräzise Industrieanlagen.

Eines der einfachsten und beliebtesten Beispiele für Thermistoranwendungen ist die effektive Begrenzung des Einschaltstroms. Im Moment ist die Spannung, die dem Netzteil vom Stromnetz zugeführt wird, extrem scharf Kondensatorladung Im Primärkreis fließt eine erhebliche Kapazität und ein großer Ladestrom, der die Diodenbrücke durchbrennen kann.

Dieser Strom ist vorhanden und wird durch den Thermistor begrenzt, das heißt, dieses Schaltungselement ändert seinen Widerstand abhängig vom durchfließenden Strom, da es sich gemäß dem Ohmschen Gesetz erwärmt. Der Thermistor erreicht dann nach einigen Minuten wieder seinen ursprünglichen Widerstand, sobald er auf Raumtemperatur abgekühlt ist.