Termistor je polovodičová součástka s elektrickým odporem závislým na teplotě. Tato součást, kterou v roce 1930 vynalezl vědec Samuel Ruben, je dodnes široce používána v technologii.
Termistory jsou vyráběny z různých materiálů, jejichž teplotní koeficient odporu (TCR) je poměrně vysoký – výrazně převyšuje kovové slitiny a čisté kovy, tedy ze speciálních, specifických polovodičů.
Samotný hlavní odporový prvek se získává práškovou metalurgií, zpracováním chalkogenidů, halogenidů a oxidů určitých kovů, které jim dávají různé tvary, například tvar kotoučů nebo tyčí různých velikostí, velké podložky, střední trubky, tenké desky, malé kuličky o velikosti od několika mikronů do desítek milimetrů.
Na základě povahy korelace mezi odporem prvku a jeho teplotou se termistory dělí na dvě velké skupiny – posistory a termistory. PTC termistory mají kladný TCS (z tohoto důvodu se PTC termistory také nazývají PTC termistory) a termistory mají záporný TCR (z tohoto důvodu se nazývají NTC termistory).
Termistor je teplotně závislý odpor, vyrobený z polovodičového materiálu, který má negativní teplotní koeficient a vysokou citlivost, posistor je teplotně závislý odpor, který má kladný koeficient. Se zvýšením teploty tělesa pozistoru tedy roste i jeho odpor a se zvýšením teploty termistoru odpovídajícím způsobem klesá jeho odpor.
Materiály pro termistory jsou dnes: směsi polykrystalických oxidů přechodných kovů jako je kobalt, mangan, měď a nikl, sloučeniny typu III-V, dále dopované, sklovité polovodiče jako křemík a germanium a některé další látky. Pozoruhodné jsou posistory vyrobené z pevných roztoků na bázi titaničitanu barnatého.
Termistory lze obecně rozdělit na:
- Třída nízké teploty (provozní teplota pod 170 K);
- Střední teplotní třída (provozní teplota od 170 K do 510 K);
- Třída vysoké teploty (provozní teplota od 570 K a výše);
- Samostatná třída vysokoteplotní (provozní teplota od 900 K do 1300 K).
Všechny tyto prvky, termistory i pozistory, mohou pracovat v různých klimatických podmínkách a při značném fyzickém externím a proudovém zatížení. V podmínkách těžkého tepelného cyklování se však jejich počáteční termoelektrické charakteristiky v průběhu času mění, jako je jmenovitý odpor při pokojové teplotě a teplotní koeficient odporu.
Existují také kombinované komponenty, například nepřímo vyhřívané termistory. Pouzdra takových zařízení obsahují samotný termistor a galvanicky oddělené topné těleso, které nastavuje počáteční teplotu termistoru a tím i jeho počáteční elektrický odpor.
Tato zařízení se používají jako proměnné rezistory řízené napětím přivedeným na topné těleso termistoru.
Podle toho, jak je zvolen pracovní bod na proudově-napěťové charakteristice konkrétní součástky, se také určuje pracovní režim termistoru v obvodu. A samotná charakteristika proudového napětí souvisí s konstrukčními prvky a teplotou aplikovanou na tělo součásti.
Pro řízení teplotních změn a pro kompenzaci dynamicky se měnících parametrů, jako je protékající proud a přiváděné napětí v elektrických obvodech, které se mění po změnách teplotních podmínek, se používají termistory s pracovním bodem nastaveným v lineární části charakteristiky proud-napětí.
Ale pracovní bod se tradičně nastavuje na sestupném úseku proudově napěťové charakteristiky (termistory NTC), pokud je termistor použit např. jako spouštěcí zařízení, časové relé, v systému pro sledování a měření intenzity mikrovlnné záření, v systémech požární signalizace, tepelná regulace, v řídicích instalacích spotřeba pevných látek a kapalin.
Nejoblíbenější jsou dnes středoteplotní termistory a pozistory s TCR od -2,4 do -8,4 % na 1 K. Pracují v širokém rozsahu odporů od jednotek ohmů až po jednotky megaohmů.
Existují posistory s relativně nízkým TCR od 0,5 % do 0,7 % na 1 K, vyrobené na bázi křemíku. Jejich odpor se mění téměř lineárně. Takové pozistory jsou široce používány v systémech stabilizace teploty a v systémech aktivního chlazení pro výkonové polovodičové spínače v různých moderních elektronických zařízeních, zejména výkonných. Tyto součástky se snadno vejdou do schémat zapojení a nezaberou mnoho místa na deskách.
Typický posistor má tvar keramického disku, někdy je několik prvků instalováno v sérii v jednom krytu, ale častěji – v jediném provedení s ochranným smaltovaným povlakem. PTC rezistory jsou často používány jako pojistky k ochraně elektrických obvodů před napěťovým a proudovým přetížením, stejně jako teplotní čidla a autostabilizační prvky, a to z důvodu jejich nenáročnosti a fyzické stability.
Termistory jsou široce používány v mnoha oblastech elektroniky, zejména tam, kde je důležitá přesná regulace teploty. To se týká zařízení pro přenos dat, počítačového vybavení, vysoce výkonných CPU a vysoce přesných průmyslových zařízení.
Jedním z nejjednodušších a nejoblíbenějších použití termistoru je účinné omezení zapínacího proudu. Při přivedení napětí na napájení ze sítě dochází k extrémně prudkému nabití kondenzátoru značné kapacity a v primárním obvodu protéká velký nabíjecí proud, který může spálit diodový můstek.
Tento proud je zde omezen termistorem, to znamená, že tato součástka obvodu mění svůj odpor v závislosti na proudu, který jí prochází, protože se v souladu s Ohmovým zákonem zahřívá. Termistor pak po několika minutách obnoví svůj původní odpor, jakmile se ochladí na pokojovou teplotu.
Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře
Zjednodušte si výpočty elektrických obvodů, parametrů zařízení a dalších elektrotechnických úkolů s touto praktickou aplikací: Online kalkulačka elektrotechniky
Rozvíjejte své profesní dovednosti:
Vyberte si vhodný formát a témata!
