모든 도체의 저항은 일반적으로 온도에 따라 다릅니다. 금속의 저항은 열에 따라 증가합니다. 물리학의 관점에서 이것은 결정 격자 요소의 열 진동 진폭의 증가와 지향성 전자 흐름의 움직임에 대한 저항의 증가로 설명됩니다. 가열되면 전해질 및 반도체의 저항이 감소합니다. 이것은 다른 공정으로 설명됩니다.
서미스터 작동 원리
많은 경우 저항의 온도 의존 현상은 해롭습니다. 따라서 차가운 상태에서 백열 램프 필라멘트의 낮은 저항은 켜는 순간에 소손을 유발합니다. 가열 또는 냉각 중에 고정 저항기의 저항 값을 변경하면 회로 매개변수가 변경됩니다.
개발자는이 현상으로 어려움을 겪고 있으며 저항 온도 계수 인 TCR이 감소한 저항이 생성됩니다. 그러한 품목은 평소보다 비쌉니다. 그러나 온도에 대한 저항 의존성이 뚜렷하고 표준화 된 전자 부품이 있습니다. 이러한 요소를 서미스터(열 저항) 또는 서미스터라고 합니다.
서미스터의 종류 및 장치
서미스터는 온도 변화에 대한 반응에 따라 두 개의 큰 그룹으로 나눌 수 있습니다.
- 가열될 때 저항이 떨어지면 이러한 서미스터를 호출합니다. NTC 서미스터 (음의 온도 저항 계수 포함);
- 가열 중에 저항이 증가하면 서미스터는 양의 TCR(PTC 특성)을 갖습니다. 이러한 요소는 또한 포지스터.
서미스터의 유형은 서미스터를 만드는 재료의 특성에 따라 결정됩니다. 가열되면 금속은 저항을 증가 시키므로 기본 (보다 정확하게는 금속 산화물 기반)에 포지티브 TCR의 열 저항이 생성됩니다. 반도체는 반비례 관계에 있기 때문에 NTC 소자가 만들어집니다. 음의 TCR을 가진 열 의존 요소는 이론적으로 전해질을 기반으로 만들 수 있지만 이 옵션은 실제로 매우 불편합니다. 그의 틈새 시장은 실험실 연구입니다.
서미스터의 디자인은 다를 수 있습니다. 그들은 실린더, 비드, 와셔 등의 형태로 생산됩니다. 두 개의 출력(예: 기존 저항기). 작업장에 설치하기 가장 편리한 형태를 선택할 수 있습니다.
주요 특징
모든 서미스터의 가장 중요한 특성은 저항 온도 계수(TCR)입니다.1도 켈빈으로 가열하거나 냉각할 때 저항이 얼마나 변하는지 보여줍니다.
켈빈으로 표시되는 온도의 변화는 섭씨의 변화와 동일하지만 열 저항 특성에는 여전히 켈빈이 사용됩니다. 이는 계산에 Steinhart-Hart 방정식이 널리 사용되기 때문이며 K 단위의 온도가 포함됩니다.
TCR은 NTC 서미스터의 경우 음수이고 PTC 서미스터의 경우 양수입니다.
또 다른 중요한 특성은 공칭 저항입니다. 이것은 25°C에서의 저항값입니다. 이러한 매개변수를 알면 특정 회로에 대한 열 저항의 적용 가능성을 쉽게 결정할 수 있습니다.
또한 써미스터를 사용하기 위해서는 정격 및 최대 동작 전압과 같은 특성이 중요합니다. 첫 번째 매개 변수는 요소가 오랫동안 작동 할 수있는 전압을 결정하고 두 번째 매개 변수는 열 저항 성능이 보장되지 않는 전압을 결정합니다.
포지스터의 경우 중요한 매개 변수는 기준 온도입니다. 즉, 특성이 변하는 가열에 대한 저항 의존도 그래프의 지점입니다. PTC 저항의 작업 영역을 정의합니다.
서미스터를 선택할 때는 온도 범위에 주의해야 합니다. 제조사가 지정한 영역 외의 특성은 규격화되어 있지 않습니다(이것은 장비 작동에 오류를 유발할 수 있습니다.) 또는 서미스터는 일반적으로 그곳에서 작동하지 않습니다.
조건부 그래픽 지정
다이어그램에서 서미스터의 UGO는 약간 다를 수 있지만 열 저항의 주요 기호는 기호 t 저항을 상징하는 직사각형 옆에이 기호가 없으면 저항이 무엇에 의존하는지 결정할 수 없습니다. 예를 들어 유사한 UGO는 다음과 같습니다. 배리스터 (저항은 인가 전압에 의해 결정됨) 및 기타 요소.
때로는 서미스터의 범주를 결정하는 UGO에 추가 지정이 적용됩니다.
- NTC TCS가 음수인 요소의 경우;
- PTC 포스터를 위해.
이 특성은 때때로 화살표로 표시됩니다.
- PTC의 경우 단방향;
- NTC용 다방향.
문자 지정은 R, RK, TH 등 다를 수 있습니다.
서미스터의 성능을 확인하는 방법
서미스터의 첫 번째 점검은 기존 멀티미터로 공칭 저항을 측정하는 것입니다. +25 ° C와 크게 다르지 않은 실온에서 측정을 수행하면 측정 된 저항이 케이스 또는 문서에 표시된 것과 크게 다르지 않아야합니다.
주변 온도가 지정된 값보다 높거나 낮으면 약간의 수정이 필요합니다.
서미스터의 온도 특성을 취하여 문서에 지정된 것과 비교하거나 출처를 알 수 없는 요소에 대해 복원할 수 있습니다.
측정 장비 없이도 충분히 정확하게 생성할 수 있는 세 가지 온도가 있습니다.
- 녹는 얼음 (냉장고에서 섭취 가능) - 약 0 ° C;
- 인체 - 약 36 ° C;
- 끓는 물 - 약 100 ° C
이 지점에서 온도에 대한 저항의 대략적인 의존성을 그릴 수 있지만 포지스터의 경우 이것이 작동하지 않을 수 있습니다. TKS 그래프에서 R이 온도(기준 온도 미만)에 의해 결정되지 않는 영역이 있습니다.온도계가 있으면 서미스터를 물로 낮추고 가열하여 여러 지점에서 특성을 취할 수 있습니다. 15 ... 20도마다 저항을 측정하고 그래프에 값을 표시해야 합니다. 100도 이상의 매개변수를 취해야 하는 경우 물 대신 오일을 사용할 수 있습니다(예: 자동차 - 모터 또는 변속기).
그림은 온도에 대한 저항의 일반적인 의존성을 보여줍니다(PTC의 경우 실선, NTC의 경우 점선).
해당되는 경우
서미스터의 가장 분명한 용도는 다음과 같습니다. 온도 센서. NTC 및 PTC 서미스터 모두 이 목적에 적합합니다. 작업 영역에 따라 요소를 선택하고 측정 장치의 서미스터 특성을 고려하기만 하면 됩니다.
열 계전기를 만들 수 있습니다. 저항(더 정확하게는 전압 강하)이 주어진 값과 비교되고 임계값이 초과되면 출력이 전환됩니다. 이러한 장치는 열 제어 장치 또는 화재 감지기로 사용할 수 있습니다. 온도계의 생성은 간접 가열 현상을 기반으로 합니다. 즉, 서미스터가 외부 소스에서 가열될 때입니다.
또한 열 저항을 사용하는 분야에서는 직접 가열이 사용됩니다. 서미스터는 통과하는 전류에 의해 가열됩니다. NTC 저항은 이러한 방식으로 전류를 제한하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어 전원을 켰을 때 대형 커패시터를 충전할 때와 전기 모터의 시동 전류를 제한하는 경우 등입니다. 저온 상태에서 열 의존 요소는 큰 저항을 갖습니다.커패시터가 부분적으로 충전되면(또는 모터가 정격 속도에 도달하면) 서미스터가 흐르는 전류로 가열될 시간이 있고 저항이 떨어지고 더 이상 회로 작동에 영향을 미치지 않습니다.
같은 방식으로 서미스터를 직렬로 연결하면 백열등의 수명을 연장할 수 있습니다. 전압이 켜져있을 때 가장 어려운 순간에 전류를 제한합니다 (이 시점에서 대부분의 램프가 고장납니다). 예열 후에는 램프에 영향을 주지 않습니다.
반대로 작동 중 전기 모터를 보호하기 위해 양의 특성을 가진 서미스터가 사용됩니다. 모터 정지 또는 과도한 샤프트 부하로 인해 권선 회로의 전류가 상승하면 PTC 저항이 가열되어 이 전류를 제한합니다.
NTC 서미스터는 다른 구성 요소의 열 보상기로도 사용할 수 있습니다. 따라서 NTC 서미스터가 트랜지스터 모드를 설정하고 양의 TKS를 갖는 저항과 병렬로 설치되면 온도 변화가 각 요소에 반대 방향으로 영향을 미칩니다. 결과적으로 온도의 영향이 보상되고 트랜지스터의 동작점이 이동하지 않습니다.
간접 가열 기능이 있는 서미스터라고 하는 결합된 장치가 있습니다. 온도 종속 요소와 히터는 이러한 요소의 하나의 하우징에 있습니다. 그들 사이에는 열 접촉이 있지만 전기적으로 절연되어 있습니다. 히터를 통과하는 전류를 변경하여 저항을 제어할 수 있습니다.
특성이 다른 서미스터는 엔지니어링에 널리 사용됩니다. 표준 응용 프로그램 외에도 작업 범위를 확장할 수 있습니다.모든 것은 개발자의 상상력과 자격에 의해서만 제한됩니다.
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