เทอร์มิสเตอร์และโพซิสเตอร์คืออะไรและใช้ที่ไหน

เทอร์มิสเตอร์เป็นส่วนประกอบของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีความต้านทานไฟฟ้าขึ้นกับอุณหภูมิ คิดค้นขึ้นในปี 1930 โดยนักวิทยาศาสตร์ Samuel Reuben ส่วนประกอบนี้ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเทคโนโลยี

เทอร์มิสเตอร์ทำจากวัสดุต่างๆ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน (TCR) ซึ่งค่อนข้างสูง — เหนือกว่าโลหะผสมและโลหะบริสุทธิ์อย่างมีนัยสำคัญ นั่นคือ จากเซมิคอนดักเตอร์ชนิดพิเศษเฉพาะ

โดยตรง องค์ประกอบตัวต้านทานหลักได้มาจากผงโลหะ การประมวลผล chalcogenides ฮาไลด์ และออกไซด์ของโลหะบางชนิด ทำให้มีรูปร่างแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ในรูปแบบของแผ่นหรือแท่งที่มีขนาดต่างกัน แหวนรองขนาดใหญ่ ท่อขนาดกลาง แผ่นบาง ลูกปัดขนาดเล็กที่มีขนาดตั้งแต่ไม่กี่ไมครอนไปจนถึงหลายสิบมิลลิเมตร...

โดยธรรมชาติของความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานขององค์ประกอบและอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์จะแบ่งเทอร์มิสเตอร์ออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่ โพซิสเตอร์และเทอร์มิสเตอร์โพซิสเตอร์มี TCS เป็นบวก (ด้วยเหตุนี้ โพซิสเตอร์จึงเรียกอีกอย่างว่าเทอร์มิสเตอร์ PTC) และเทอร์มิสเตอร์มี TCS เป็นลบ (นั่นคือสาเหตุที่เรียกว่าเทอร์มิสเตอร์ NTC)

เทอร์มิสเตอร์ — ตัวต้านทานที่ขึ้นกับอุณหภูมิที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบและมีความไวสูง โพซิสเตอร์ — ตัวต้านทานที่ขึ้นกับอุณหภูมิซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์เป็นบวก ดังนั้น เมื่ออุณหภูมิของร่างกายของโพซิสเตอร์เพิ่มขึ้น ความต้านทานจะลดลง และเมื่ออุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์เพิ่มขึ้น ความต้านทานก็จะลดลงตามไปด้วย

วัสดุสำหรับเทอร์มิสเตอร์ในปัจจุบันได้แก่: ส่วนผสมของโพลีคริสตัลไลน์ออกไซด์ของโลหะทรานซิชัน เช่น โคบอลต์ แมงกานีส ทองแดงและนิกเกิล สารประกอบประเภท IIIIBV ตลอดจนสารกึ่งตัวนำคล้ายแก้วเจือ เช่น ซิลิกอนและเจอร์เมเนียม และสารอื่นๆ บางชนิด ที่โดดเด่นคือโพซิสเตอร์ของสารละลายของแข็งแบเรียมไททาเนต

เทอร์มิสเตอร์สามารถจำแนกได้เป็น:

• ระดับอุณหภูมิต่ำ (อุณหภูมิในการทำงานต่ำกว่า 170 K);

• ระดับอุณหภูมิปานกลาง (อุณหภูมิในการทำงานตั้งแต่ 170 K ถึง 510 K)

• ระดับอุณหภูมิสูง (อุณหภูมิในการทำงาน 570 K ขึ้นไป);

• ชั้นอุณหภูมิสูงแยกต่างหาก (อุณหภูมิในการทำงานตั้งแต่ 900 K ถึง 1300 K)

องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้ ทั้งเทอร์มิสเตอร์และโพซิสเตอร์ สามารถทำงานได้ในสภาพอากาศภายนอกที่แตกต่างกัน และภายใต้ภาระทางกายภาพภายนอกและกระแสที่มีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ภายใต้การเทอร์โมไซเคิลที่รุนแรง คุณลักษณะของเทอร์โมอิเล็กทริกเริ่มต้น เช่น ค่าความต้านทานอุณหภูมิห้องที่กำหนด และค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานอุณหภูมิ จะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบที่รวมกัน เช่น เทอร์มิสเตอร์ที่ให้ความร้อนโดยอ้อม... ตัวเรือนของอุปกรณ์ดังกล่าวประกอบด้วยตัวเทอร์มิสเตอร์เองและองค์ประกอบความร้อนที่แยกด้วยไฟฟ้าซึ่งจะตั้งค่าอุณหภูมิเริ่มต้นของเทอร์มิสเตอร์และตามด้วยความต้านทานไฟฟ้าเริ่มต้น

อุปกรณ์เหล่านี้ใช้เป็นตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ซึ่งควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับองค์ประกอบความร้อนของเทอร์มิสเตอร์

โหมดการทำงานของเทอร์มิสเตอร์ในวงจรจะขึ้นอยู่กับวิธีเลือกจุดปฏิบัติการของคุณสมบัติ I - V ของส่วนประกอบที่กำหนด และลักษณะ I - V นั้นเกี่ยวข้องกับลักษณะการออกแบบและอุณหภูมิที่ใช้กับ ที่อยู่อาศัยของส่วนประกอบ

เพื่อควบคุมความผันผวนของอุณหภูมิและชดเชยพารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงแบบไดนามิก เช่น การไหลของกระแสและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในวงจรไฟฟ้า ซึ่งเปลี่ยนแปลงหลังจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์จะใช้กับจุดปฏิบัติการที่ตั้งค่าไว้ในส่วนเชิงเส้นของ I — V ลักษณะ

แต่ตามธรรมเนียมแล้วจุดปฏิบัติการจะตั้งค่าไว้ที่ส่วนตกของคุณสมบัติ I — V (เทอร์มิสเตอร์ NTC) หากใช้เทอร์มิสเตอร์ เช่น สตาร์ทเตอร์ ไทม์รีเลย์ ในระบบติดตามและวัดความเข้มของรังสีไมโครเวฟ ในระบบสัญญาณเตือนอัคคีภัย การควบคุมความร้อนในการติดตั้งเพื่อควบคุมการไหลของสารและของเหลวจำนวนมาก

เทอร์มิสเตอร์และโพซิสเตอร์อุณหภูมิกลางที่ได้รับความนิยมสูงสุดในปัจจุบัน พร้อม TCS ตั้งแต่ -2.4 ถึง -8.4% ที่ 1 K... เทอร์มิสเตอร์เหล่านี้ทำงานในช่วงความต้านทานที่หลากหลายตั้งแต่โอห์มไปจนถึงเมกะโอห์ม

มีโพซิสเตอร์ที่มี TCR ค่อนข้างต่ำที่ 0.5% ถึง 0.7% ที่ 1 K ที่ทำจากซิลิคอน แนวต้านของพวกเขาเปลี่ยนแปลงเกือบจะเป็นเส้นตรงโพซิสเตอร์ดังกล่าวใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบรักษาเสถียรภาพอุณหภูมิและในระบบระบายความร้อนที่ใช้งานของสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ไฟฟ้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ที่ทรงพลัง ส่วนประกอบเหล่านี้ประกอบเข้ากับแผนผังได้ง่ายและไม่ใช้พื้นที่บนกระดานมากนัก

โพซิสเตอร์ทั่วไปอยู่ในรูปของแผ่นเซรามิก บางครั้งมีการติดตั้งองค์ประกอบหลายอย่างในชุดเดียวกัน แต่บ่อยครั้งมากกว่าในรูปแบบเดียวในการเคลือบอีนาเมลป้องกัน โพซิสเตอร์มักใช้เป็นฟิวส์เพื่อป้องกันวงจรไฟฟ้าจากแรงดันและกระแสไฟเกิน เช่นเดียวกับเซ็นเซอร์อุณหภูมิและองค์ประกอบที่เสถียรในตัวเอง เนื่องจากความไม่โอ้อวดและความเสถียรทางกายภาพ

เทอร์มิสเตอร์ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในหลายๆ ด้านของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการควบคุมกระบวนการอุณหภูมิอย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ สิ่งนี้ใช้กับอุปกรณ์รับส่งข้อมูล เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ โปรเซสเซอร์ประสิทธิภาพสูง และอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่มีความแม่นยำสูง

ตัวอย่างการใช้งานเทอร์มิสเตอร์ที่ง่ายที่สุดและได้รับความนิยมมากที่สุดตัวอย่างหนึ่งคือการจำกัดกระแสไหลเข้าอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะนี้แรงดันไฟฟ้าจ่ายให้กับแหล่งจ่ายไฟจากไฟหลักซึ่งมีความคมมาก ค่าตัวเก็บประจุ ความจุที่สำคัญและกระแสไฟชาร์จขนาดใหญ่ไหลในวงจรหลักซึ่งสามารถเผาไหม้ไดโอดบริดจ์ได้

กระแสนี้อยู่ที่นี่และถูกจำกัดโดยเทอร์มิสเตอร์ นั่นคือส่วนประกอบของวงจรนี้จะเปลี่ยนความต้านทานขึ้นอยู่กับกระแสที่ไหลผ่าน เพราะตามกฎของโอห์ม กระแสจะร้อนขึ้น เทอร์มิสเตอร์จะคืนค่าความต้านทานเดิมหลังจากผ่านไปสองสามนาที ทันทีที่เย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง