Терморезисторы – это полупроводниковые резисторы, в которых используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры.
Различают два типа терморезисторов: термистор, сопротивление которого с ростом температуры падает (с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления ТКС), и позистор, у которого сопротивление с повышением температуры возрастает (с положительным ТКС).
В термисторах (прямого подогрева) сопротивление изменяется или под влиянием тепла, выделяющегося в них при прохождении электрического тока, или в результате изменения температуры термистора при изменении теплового облучения термистора (например, при изменении температуры окружающей среды).
Уменьшение сопротивления полупроводника с увеличением температуры может быть обусловлено следующими причинами – увеличением концентрации носителей заряда и увеличением их подвижности.
Основная часть термисторов, выпускаемых промышленностью, изготовлена из поликристаллических окисных полупроводников – из окислов металлов.
Конструктивно термисторы оформляют в виде: цилиндров, стержней, дисков, пластин или бусинок и получают методами керамической технологии, т. е. путем обжига заготовок при высокой температуре.
Материалом для изготовления позисторов служит титан - бариевая керамика с примесью редкоземельных элементов. Такой материал обладает аномальной температурной зависимостью: в узком диапазоне температур (диапазоне температур выше точки Кюри) его удельное сопротивление увеличивается на несколько порядков с увеличением температуры.
Конструктивно позисторы оформляют аналогично термисторам.
Основные параметры термисторов:
1. Номинальное сопротивление – это его сопротивление при определенной температуре (обычно 200С) (от нескольких Ом до нескольких кОм с допустимым отклонением от номинального сопротивления ±5, ±10 и ±20%);
2. Температурный коэффициент сопротивления терморезистора показывает относительное изменение сопротивления терморезистора при изменении температуры на один градус:
Температурный коэффициент сопротивления зависит от температуры, поэтому его записывают с индексом, указывающим температуру, при которой имеет место данное значение.
Значения ТКС при комнатной температуре различных термисторов находятся в пределах (0,8…6,0)10-2К-1;
3. Максимально допустимая температура – это температура, при которой еще не происходит необратимых изменений параметров и характеристик терморезистора;
4. Допустимая мощность рассеяния - это мощность, при которой терморезистор, находящийся в спокойном воздухе при температуре 200С, разогревается при прохождении тока до максимально допустимой температуры;
5. Постоянная времени терморезистора – это время, в течение которого температура терморезистора уменьшается в е раз по отношению к разности температур терморезистора и окружающей среды (например, при переносе терморезистора из воздушной среды с t = 1200C в воздушную среду с t = 200C).
Тепловая инерционность терморезистора, характеризуемая его постоянной времени, определяется конструкцией и размерами и зависит от теплопроводности среды, в которой находится терморезистор.
Для разных типов термисторов постоянная времени лежит в пределах от 0,5 до 140с.
Температурная характеристика терморезистора - это зависимость его сопротивления от температуры.
Рисунок 2.2 – Температурные характеристики терморезисторов:
1 – термистор; 2 – позистор
Терморезисторы (термисторы и позисторы) применяют для температурной стабилизации режима транзисторных усилителей, а также в различных устройствах измерения, контроля и автоматики (измерения контроля и автоматического регулирования температуры, температурной и пожарной сигнализации и др.).