थर्मिस्टर क्या है, इसकी किस्में, यह कैसे काम करता है और इसका परीक्षण कैसे करें

किसी भी चालक का प्रतिरोध सामान्यतः तापमान पर निर्भर करता है। धातुओं का प्रतिरोध ताप के साथ बढ़ता है। भौतिकी के संदर्भ में, यह क्रिस्टल जाली के तत्वों के थर्मल कंपन के आयाम में वृद्धि और इलेक्ट्रॉनों के दिशात्मक प्रवाह के प्रतिरोध में वृद्धि से समझाया गया है। गर्म होने पर इलेक्ट्रोलाइट्स और अर्धचालकों का प्रतिरोध कम हो जाता है - यह अन्य प्रक्रियाओं द्वारा समझाया गया है।

थर्मिस्टर सिद्धांत

कई मामलों में, प्रतिरोध बनाम तापमान की घटना हानिकारक है। उदाहरण के लिए, एक गरमागरम दीपक के फिलामेंट का कम प्रतिरोध जब ठंडा होता है तो स्विच ऑन करने पर यह जल जाता है। गर्म या ठंडा होने पर स्थायी प्रतिरोधों के प्रतिरोध मान को बदलने से सर्किट मापदंडों में परिवर्तन होता है।

डेवलपर्स कम TCR - प्रतिरोध के तापमान गुणांक के साथ प्रतिरोधों का उत्पादन करके इस घटना से लड़ रहे हैं। ऐसे तत्व पारंपरिक लोगों की तुलना में अधिक महंगे हैं। लेकिन ऐसे इलेक्ट्रॉनिक घटक हैं जिनमें तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता स्पष्ट और सामान्यीकृत होती है। इन तत्वों को थर्मोरेसिस्टर्स या थर्मिस्टर्स कहा जाता है।

थर्मिस्टर्स के प्रकार और डिजाइन

तापमान में परिवर्तन के प्रति उनकी प्रतिक्रिया के अनुसार थर्मिस्टर्स को दो बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

• यदि गर्म करने पर प्रतिरोध कम हो जाता है, तो ऐसे थर्मिस्टर्स कहलाते हैं एनटीसी थर्मिस्टर्स (प्रतिरोध के नकारात्मक तापमान गुणांक के साथ);
• यदि गर्म करने पर प्रतिरोध बढ़ जाता है, तो थर्मिस्टर में धनात्मक TCS (PTC-विशेषता) होता है - ऐसे तत्वों को भी कहा जाता है पॉज़िस्टर्स.

थर्मिस्टर का प्रकार उन सामग्रियों के गुणों से निर्धारित होता है जिनसे थर्मिस्टर्स बनाए जाते हैं। गर्म होने पर धातुएं प्रतिरोध बढ़ाती हैं, इसलिए उनके आधार पर (या अधिक सटीक रूप से, धातु ऑक्साइड के आधार पर) सकारात्मक टीसीएस के साथ थर्मोरेसिस्टेंस उत्पन्न होते हैं। अर्धचालकों की विपरीत निर्भरता होती है, इसलिए उनका उपयोग एनटीसी-कोशिकाओं को बनाने के लिए किया जाता है। नकारात्मक TKC वाले थर्मोस्टेटिक तत्वों को सैद्धांतिक रूप से इलेक्ट्रोलाइट्स के आधार पर बनाया जा सकता है, लेकिन यह संस्करण व्यवहार में बेहद असुविधाजनक है। इसका आला प्रयोगशाला अनुसंधान है।

थर्मिस्टर्स का डिज़ाइन अलग हो सकता है। वे दो लीड के साथ सिलिंडर, बीड्स, वाशर आदि के रूप में आते हैं (जैसा कि in .) पारंपरिक रोकनेवाला) आप कार्यस्थल में स्थापना के लिए सबसे सुविधाजनक रूप चुन सकते हैं।

मुख्य विशेषताएं

किसी भी थर्मिस्टर की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता उसका प्रतिरोध का तापमान गुणांक (TCR) है। यह इंगित करता है कि 1 डिग्री केल्विन द्वारा गर्म या ठंडा करने पर प्रतिरोध कितना बदल जाता है।

यद्यपि केल्विन डिग्री में व्यक्त तापमान परिवर्तन डिग्री सेल्सियस में परिवर्तन के बराबर है, फिर भी केल्विन में थर्मोरेसिस्टर्स की विशेषता है। यह गणना में स्टीनहार्ट-हार्ट समीकरण के व्यापक उपयोग के कारण है, और इसमें के तापमान भी शामिल है।

टीसीएस एनटीसी प्रकार थर्मिस्टर्स के लिए नकारात्मक और पॉज़िस्टर के लिए सकारात्मक है।

एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता प्रतिरोध रेटिंग है। यह 25 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिरोध मान है।इन मापदंडों को जानने के बाद, किसी विशेष सर्किट के लिए थर्मिस्टर की प्रयोज्यता निर्धारित करना आसान है।

थर्मिस्टर्स के उपयोग के लिए भी महत्वपूर्ण नाममात्र और अधिकतम ऑपरेटिंग वोल्टेज हैं। पहला पैरामीटर उस वोल्टेज को निर्धारित करता है जिस पर तत्व लंबे समय तक काम कर सकता है, जबकि दूसरा पैरामीटर उस वोल्टेज को निर्धारित करता है जिसके ऊपर थर्मिस्टर के प्रदर्शन की गारंटी नहीं है।

पॉज़िस्टर के लिए, एक महत्वपूर्ण पैरामीटर संदर्भ तापमान है - प्रतिरोध-गर्मी आरेख पर वह बिंदु जिस पर विशेषता फ्रैक्चर होता है। यह पीटीसी प्रतिरोध की ऑपरेटिंग रेंज निर्धारित करता है।

थर्मिस्टर चुनते समय इसकी तापमान सीमा पर ध्यान देना आवश्यक है। निर्माता क्षेत्र द्वारा निर्दिष्ट के बाहर, इसकी विशेषता मानकीकृत नहीं है (यह उपकरण की खराबी का कारण बन सकता है) या थर्मिस्टर वहां बिल्कुल भी काम नहीं कर रहा है।

आकृति 1।

थर्मिस्टर के सीएसआर की योजनाओं में थोड़ा भिन्न हो सकता है, लेकिन थर्मिस्टर की मुख्य विशेषता प्रतीक टी है रोकनेवाला के लिए आयत के बगल में। इस प्रतीक के बिना यह निर्धारित करना असंभव है कि प्रतिरोध किस पर निर्भर करता है - इसी तरह के यूजीओ के पास, उदाहरण के लिए, वैरिस्टर्स (प्रतिरोध लागू वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया जाता है) और अन्य तत्व।

कभी-कभी यूजीओ पर एक अतिरिक्त प्रतीक लगाया जाता है, जो थर्मिस्टर की श्रेणी को परिभाषित करता है:

• एनटीसी नकारात्मक TCS वाले कक्षों के लिए;
• पीटीसी पॉज़िस्टर के लिए।

यह विशेषता कभी-कभी तीरों द्वारा इंगित की जाती है:

• पीटीसी के लिए यूनिडायरेक्शनल;
• एनटीसी के लिए बहुआयामी।

अक्षर पदनाम भिन्न हो सकते हैं - R, RK, TH, आदि।

कार्यक्षमता के लिए थर्मिस्टर का परीक्षण कैसे करें

एक थर्मिस्टर का पहला परीक्षण एक साधारण मल्टीमीटर के साथ नाममात्र प्रतिरोध को मापना है। यदि कमरे के तापमान पर मापा जाता है, जो कि +25 डिग्री सेल्सियस से बहुत अलग नहीं है, तो मापा प्रतिरोध उस मामले में या दस्तावेज़ीकरण में इंगित से महत्वपूर्ण रूप से भिन्न नहीं होना चाहिए।

यदि परिवेश का तापमान निर्दिष्ट मान से अधिक या कम है, तो एक छोटा सुधार किया जाना चाहिए।

आप थर्मिस्टर की तापमान विशेषता लेने की कोशिश कर सकते हैं - इसकी तुलना दस्तावेज़ीकरण में दिए गए एक के साथ करने के लिए या अज्ञात मूल के एक तत्व के लिए इसे फिर से बनाने के लिए कर सकते हैं।

माप उपकरणों के बिना पर्याप्त सटीकता के साथ बनाने के लिए तीन तापमान उपलब्ध हैं:

• पिघलने वाली बर्फ (रेफ्रिजरेटर से ली जा सकती है) - लगभग 0 डिग्री सेल्सियस;
• मानव शरीर - लगभग 36 डिग्री सेल्सियस;
• उबलते पानी - लगभग 100 डिग्री सेल्सियस।

इन बिंदुओं के अनुसार आप तापमान पर प्रतिरोध की अनुमानित निर्भरता खींच सकते हैं, लेकिन पॉज़िस्टर के लिए यह काम नहीं कर सकता है - उनके टीसीएस के ग्राफ पर, ऐसे क्षेत्र हैं जहां आर तापमान (संदर्भ तापमान से नीचे) द्वारा निर्धारित नहीं किया जाता है। यदि एक थर्मामीटर उपलब्ध है, तो आप कई बिंदुओं से एक विशेषता ले सकते हैं - थर्मिस्टर को पानी में कम करना और इसे गर्म करना। प्रत्येक 15...20 डिग्री पर आपको प्रतिरोध को मापने और आरेख पर मान अंकित करने की आवश्यकता होती है। यदि 100 डिग्री से ऊपर के मापदंडों को पढ़ना आवश्यक है, तो पानी के बजाय तेल (जैसे कार का तेल या ट्रांसमिशन ऑयल) का उपयोग किया जा सकता है।

यह आंकड़ा प्रतिरोधों की विशिष्ट तापमान निर्भरता दिखाता है: पीटीसी के लिए ठोस रेखा, एनटीसी के लिए धराशायी रेखा।

कहां उपयोग करें

थर्मिस्टर्स का सबसे स्पष्ट अनुप्रयोग इस प्रकार है: तापमान सेंसर. एनटीसी और पीटीसी दोनों थर्मिस्टर्स इस उद्देश्य के लिए उपयुक्त हैं। आपको केवल कार्य क्षेत्र के अनुसार तत्व का चयन करने और मापने वाले उपकरण में थर्मिस्टर विशेषता को ध्यान में रखने की आवश्यकता है।

आप एक थर्मल रिले का निर्माण कर सकते हैं - जब प्रतिरोध (अधिक सटीक रूप से, इसके पार वोल्टेज ड्रॉप) की तुलना पूर्व निर्धारित मूल्य से की जाती है, और जब दहलीज पार हो जाती है, तो आउटपुट स्विच हो जाता है। इस तरह के उपकरण का उपयोग थर्मल कंट्रोल डिवाइस या फायर डिटेक्टर के रूप में किया जा सकता है।तापमान मीटर का निर्माण अप्रत्यक्ष हीटिंग की घटना पर आधारित है - जब थर्मिस्टर को बाहरी स्रोत द्वारा गर्म किया जाता है।

इसके अलावा, थर्मिस्टर्स के उपयोग में प्रत्यक्ष हीटिंग का उपयोग किया जाता है - थर्मिस्टर को इसके माध्यम से बहने वाली धारा से गर्म किया जाता है। इस तरह से एनटीसी रेसिस्टर्स का इस्तेमाल करंट को सीमित करने के लिए किया जा सकता है - उदा। चालू होने पर उच्च समाई के साथ कैपेसिटर चार्ज करते समय, साथ ही मोटर्स के शुरुआती प्रवाह को सीमित करने के लिए, आदि। थर्मल-निर्भर तत्वों में ठंड होने पर उच्च प्रतिरोध होता है। जब संधारित्र को आंशिक रूप से चार्ज किया जाता है (या मोटर नाममात्र गति पर होता है), तो थर्मिस्टर के पास बहने वाली धारा को गर्म करने का समय होता है, इसका प्रतिरोध गिर जाएगा, और यह अब सर्किट के संचालन को प्रभावित नहीं करेगा।

उसी तरह, आप एक थर्मिस्टर को उसके साथ श्रृंखला में शामिल करके एक गरमागरम दीपक के जीवन का विस्तार कर सकते हैं। वह सबसे कठिन क्षण में करंट को सीमित करेगा - जब वोल्टेज चालू होता है (यह तब होता है जब अधिकांश बल्ब विफल हो जाते हैं)। इसके गर्म होने के बाद, यह अब दीपक को प्रभावित नहीं करेगा।

इसके विपरीत, एक सकारात्मक विशेषता वाले थर्मिस्टर्स का उपयोग ऑपरेशन के दौरान इलेक्ट्रिक मोटर्स की सुरक्षा के लिए किया जाता है। यदि मोटर जाम या अत्यधिक शाफ्ट लोड के कारण घुमावदार धारा बढ़ती है, तो PTC रोकनेवाला गर्म हो जाएगा और उस धारा को सीमित कर देगा।

एक नकारात्मक पीटीसी वाले थर्मिस्टर्स को अन्य घटकों के लिए गर्मी कम्पेसाटर के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि आप एक सकारात्मक TCR के साथ ट्रांजिस्टर मोड-सेटिंग रोकनेवाला के साथ समानांतर में एक NTC थर्मिस्टर स्थापित करते हैं, तो तापमान परिवर्तन प्रत्येक तत्व को विपरीत तरीके से प्रभावित करेगा। नतीजतन, तापमान प्रभाव की भरपाई की जाती है, और ट्रांजिस्टर का ऑपरेटिंग बिंदु शिफ्ट नहीं होगा।

अप्रत्यक्ष रूप से गर्म थर्मिस्टर्स नामक संयुक्त उपकरण हैं। इस तरह के तत्व में एक ही आवास में तापमान पर निर्भर तत्व और एक हीटर होता है। उनके बीच थर्मल संपर्क है, लेकिन वे गैल्वेनिक रूप से पृथक हैं।हीटर के माध्यम से करंट को बदलकर प्रतिरोध को नियंत्रित किया जा सकता है।

विभिन्न विशेषताओं वाले थर्मिस्टर्स का व्यापक रूप से प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है। मानक अनुप्रयोगों के अलावा, उनके कार्यक्षेत्र का विस्तार किया जा सकता है। सब कुछ केवल डेवलपर की कल्पना और योग्यता से सीमित है।

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