Основные характеристики и параметры

Рассмотрим основные параметры термисторов.

Температурная характеристика термистора – совпадает с температурной зависимостью сопротивления полупроводника, из которого изготовлен терморезистор. Пример температурной характеристики приведен на рис.3.

 

Рис.3. Температурная характеристика термистора

 

Номинальное сопротивление термистора – это его сопротивление при определенной температуре (обычно при ). Термисторы выпускают с допустимым отклонением от номинального сопротивления и 5%. Номинальное сопротивление различных типов термисторов имеют значения от нескольких Ом до нескольких кОм.

Коэффициент температурной чувствительности – коэффициент в показателе экспоненты температурной характеристики термистора (1.1).Значение для данного термистора, зависящее от свойств материала, практически постоянно в рабочем диапазоне температур и лежит в пределах от 700 до 15000 К. Он может быть найден экспериментально, путем измерения сопротивлений термистора при температурах и по формуле:

. (1.2)

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) – величина, определяемая отношением относительного изменения сопротивления к изменению температуры:

(1.3)

(из соотношения (1.1)). в десятки раз больше, чем у металлических.

Коэффициент рассеяния термистора H численно равен мощности, которую надо выделить в термисторе, чтобы нагреть его на 1 К.

Статическая вольт – амперная характеристика – это зависимость падения напряжения на термисторе от проходящего через него тока в условиях теплового равновесия между термистором и окружающей средой (рис. 4).

 

Рис.4. Статические вольт – амперные характеристики термисторов прямого подогрева (сплошные линии) и гиперболы равной мощности

 

Она имеет ярко выраженный нелинейный характер, т.к. при протекании тока выделяется определенная мощность, что изменяет температуру термистора и, следовательно, его сопротивление. Для каждой точки статической вольт – амперной характеристики можно записать уравнение энергетического баланса: , где H – коэффициент рассеяния, учитывающий распространение теплоты от рабочего тела в окружающую среду за счет конвекции, теплопроводности, излучения; и - температура терморезистора и окружающей среды. Если учесть уравнение (1.1), то из уравнения энергетического баланса можно получить уравнения ВАХ в параметрическом виде:

, (1.4)

Вид статической ВАХ термистора определяется коэффициентом рассеяния H, коэффициентом температурной чувствительности B, номинальным сопротивлением термистора и температурой окружающей среды. При уменьшении коэффициента рассеяния H (например, при уменьшении давления, окружающего термистор) происходит более интенсивный разогрев термистора и, следовательно, те же температуры достигаются при меньших мощностях тока, т.е. статическая ВАХ смещается вниз. При увеличении температуры окружающей среды уменьшается сопротивление термистора, снижается максимум статической ВАХ и уменьшается ее крутизна. Такую зависимость используют в системах автоматического контроля и регулирования температуры. Увеличение коэффициента температурной чувствительности B приводит к смещению максимума статической ВАХ в сторону меньших мощностей, а крутизна падающего участка возрастает.

Максимально допустимая температура термистора – температура, при которой еще не происходит необратимых изменений параметров и характеристик термистора. Она определяется конструктивными особенностями и свойствами материала.

Максимально допустимая мощность рассеяния – это мощность, при которой термистор, находящийся в спокойном воздухе при С, разогревается при прохождении тока до максимально допустимой температуры.

Коэффициент энергетической чувствительности G численно равен мощности, которую необходимо подвести к термистору для уменьшения его сопротивления на 1%.. Он связан с температурным коэффициентом сопротивления и коэффициентом рассеяния термистора соотношением . Значение G различно в каждой точке ВАХ.

Постоянная времени термистора – это время, в течение которого температура термистора уменьшится на 63% (в e раз) по отношению к разности термистора и окружающей среды. Тепловая инерционность, характеризуемая постоянной времени, определяется конструкцией и размерами термистора и зависит от теплопроводности среды, в которой находится термистор. лежит в пределах от 0.5 до 140 с.

При ознакомлении с термисторами косвенного подогрева, кроме номинального сопротивления и температурной чувствительности, существуют и специфические характеристики и параметры.

 

Рис.5. Статический вольт – амперные характеристики

 

Статические вольт – амперные характеристики термисторов косвенного подогрева приводят для различных токов через подогреватель (рис.5).

Подогревная характеристика – зависимость сопротивления термистора от мощности, выделяемой в спирали подогревной обмотки (рис.6).

 

Рис.6. Подогревная характеристика термистора косвенного подогрева

 

Для получения наибольшей чувствительности термистора косвенного подогрева (наибольшего изменения сопротивления) его следует использовать в режимах, при которых мощностью, выделяемой на самом термочувствительном элементе проходящим через него током, можно было бы пренебречь.

Коэффициент тепловой связи K – отношение мощности , необходимой для разогрева термочувствительного элемента до некоторой температуры при прямом нагреве, к мощности , необходимой для разогрева до этой же температуры при косвенном подогреве. . Обычно .

Постоянные времени. Тепловая инерционность термисторов косвенного подогрева характеризуется двумя постоянными времени. За первую постоянную времени принимают время, в течение которого температура термочувствительного элемента изменяется в е раз по отношению к установившемуся значению при мгновенном изменении мощности в цепи подогревателя (тепловая инерционность всей конструкции термистора косвенного подогрева). Вторая постоянная времени характеризует задержку в изменении температуры термочувствительного элемента по отношению к изменению температуры подогревателя (тепловая инерционность термочувствительного элемента).

По аналогии с термисторами, можно оценивать свойства позисторов теми же самыми характеристиками и параметрами.

Температурная характеристика. Зависимость сопротивления позисторов от температуры показана на рис.7. При относительно алых и больших температурах у позисторов температурный коэффициент сопротивления отрицателен.

 

Рис.7. Температурные характеристики различных позисторов

 

Температурный коэффициент сопротивления для позистора является не очень удобным параметром, т.к. его значение сильно зависит от температуры.

Статические вольт – амперные характеристики позистора (рис.8) так же, как и ВАХ термистора, представляет собой зависимость напряжения на позисторе от проходящего через него тока при условии теплового равновесия между теплотой, выделяемой позистором, и теплотой, отводимой от него.

 

Рис.8. Статическая ВАХ позистора