모든 도체의 저항은 일반적으로 온도에 따라 다릅니다. 금속의 저항은 열에 따라 증가합니다. 물리학의 관점에서 이것은 결정 격자 요소의 열 진동 진폭의 증가와 전자의 방향성 흐름에 대한 저항의 증가로 설명됩니다. 가열되면 전해질 및 반도체의 저항이 감소합니다. 이것은 다른 공정으로 설명됩니다.
서미스터 원리
많은 경우에 저항 대 온도의 현상은 해롭습니다. 예를 들어, 백열등은 차가울 때 필라멘트의 저항이 낮기 때문에 스위치를 켰을 때 타버릴 수 있습니다. 가열 또는 냉각 시 영구 저항기의 저항 값을 변경하면 회로 매개변수가 변경됩니다.
개발자는 TCR(저항 온도 계수)이 감소된 저항기를 생산하여 이 현상과 싸우고 있습니다. 이러한 요소는 기존 요소보다 비쌉니다. 그러나 온도에 대한 저항의 의존성이 뚜렷하고 표준화 된 전자 부품이 있습니다. 이러한 요소를 온도 저항 또는 서미스터라고 합니다.
서미스터의 종류와 디자인
서미스터는 온도 변화에 대한 반응에 따라 두 개의 큰 그룹으로 나눌 수 있습니다.
- 가열될 때 저항이 떨어지면 이러한 서미스터를 NTC 서미스터 (음의 저항 온도 계수 포함);
- 가열될 때 저항이 증가하면 서미스터는 양의 TCS(PTC-특성)를 갖습니다. 이러한 요소는 또한 포지스터.
서미스터의 유형은 서미스터를 만드는 재료의 특성에 따라 결정됩니다. 금속은 가열될 때 저항을 증가시키므로 기본(또는 보다 정확하게는 금속 산화물 기반)에 양의 TCS를 갖는 열저항이 생성됩니다. 반도체는 의존성이 반대이므로 NTC 셀을 만드는 데 사용됩니다. 음의 TKC를 갖는 온도 조절 요소는 이론적으로 전해질을 기반으로 만들 수 있지만 이 변형은 실제로 매우 불편합니다. 그 틈새는 실험실 연구입니다.
서미스터의 디자인은 다를 수 있습니다. 그들은 두 개의 리드가 있는 실린더, 비드, 와셔 등의 형태로 제공됩니다( 기존 저항기). 작업장에 설치하기 가장 편리한 형태를 선택할 수 있습니다.
주요 특징
모든 서미스터의 가장 중요한 특성은 저항 온도 계수(TCR)입니다. 이것은 1도 켈빈으로 가열되거나 냉각될 때 저항이 얼마나 변하는지를 나타냅니다.
켈빈도 단위로 표시되는 온도 변화는 섭씨 온도 변화와 동일하지만 온도 저항은 여전히 켈빈 단위로 특성화됩니다. 이는 계산에 Steinhart-Hart 방정식이 널리 사용되기 때문이며 K 단위의 온도가 포함됩니다.
TCS는 NTC 유형 서미스터의 경우 음수이고 포지스터의 경우 양수입니다.
또 다른 중요한 특성은 저항 등급입니다. 이것은 25 °C에서의 저항값입니다.이러한 매개변수를 알면 특정 회로에 대한 서미스터의 적용 가능성을 쉽게 결정할 수 있습니다.
또한 서미스터 사용에 중요한 것은 공칭 및 최대 작동 전압입니다. 첫 번째 매개변수는 소자가 장시간 작동할 수 있는 전압을 결정하고 두 번째 매개변수는 그 이상에서 서미스터의 성능이 보장되지 않는 전압을 결정합니다.
포지스터의 경우 중요한 매개변수는 기준 온도입니다. 저항-열 다이어그램에서 특성 파괴가 발생하는 지점입니다. PTC 저항의 작동 범위를 결정합니다.
서미스터를 선택할 때 온도 범위에 주의를 기울여야 합니다. 제조사에서 지정한 범위를 벗어나는 특성이 표준화되어 있지 않습니다(이것은 장비의 오작동을 일으킬 수 있습니다) 또는 서미스터가 전혀 작동하지 않습니다.
그림 1.
서미스터의 CSR 구성표에서 약간 다를 수 있지만 서미스터의 주요 기능은 기호 t 저항의 직사각형 옆에 있습니다. 이 기호가 없으면 저항이 무엇에 의존하는지 결정할 수 없습니다. 예를 들어 유사한 UGO는 다음과 같습니다. 배리스터 (저항은인가 전압에 의해 결정됨) 및 기타 요소.
때로는 서미스터의 범주를 정의하는 추가 기호가 UGO에 표시됩니다.
- NTC 음성 TCS가 있는 세포의 경우;
- PTC 포스터를 위해.
이 특성은 때때로 화살표로 표시됩니다.
- PTC의 경우 단방향;
- NTC용 다방향.
문자 지정은 R, RK, TH 등 다를 수 있습니다.
기능을 위해 서미스터를 테스트하는 방법
서미스터의 첫 번째 테스트는 일반 멀티미터로 공칭 저항을 측정하는 것입니다. +25 ° C와 크게 다르지 않은 실온에서 측정한 경우 측정된 저항은 케이스나 문서에 표시된 것과 크게 다르지 않아야 합니다.
주변 온도가 지정된 값보다 높거나 낮으면 약간의 수정이 필요합니다.
서미스터의 온도 특성을 사용하여 문서에 제공된 것과 비교하거나 출처를 알 수 없는 요소에 대해 재구성할 수 있습니다.
측정 장비 없이도 충분히 정확하게 생성할 수 있는 세 가지 온도가 있습니다.
- 녹는 얼음(냉장고에서 꺼낼 수 있음) - 약 0 °C;
- 인체 - 약 36 °C;
- 끓는 물 - 약 100 °C.
이 점에 따르면 온도에 대한 저항의 대략적인 의존성을 그릴 수 있지만 포지스터의 경우 작동하지 않을 수 있습니다. TCS 그래프에서 R이 온도(기준 온도 미만)에 의해 결정되지 않는 영역이 있습니다. 온도계를 사용할 수 있는 경우 물에서 서미스터를 낮추고 가열하는 등 여러 지점에서 특성을 취할 수 있습니다. 15...20도마다 저항을 측정하고 다이어그램에 값을 표시해야 합니다. 100도 이상의 매개변수를 읽어야 하는 경우 물 대신 오일(예: 자동차 오일 또는 변속기 오일)을 사용할 수 있습니다.
그림은 저항의 일반적인 온도 종속성을 보여줍니다. PTC의 경우 실선, NTC의 경우 점선입니다.
사용처
서미스터의 가장 명백한 적용은 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(보다 정확하게는 전압 강하)을 미리 결정된 값과 비교하고 임계값을 초과하면 출력이 전환됩니다. 이러한 장치는 열 제어 장치 또는 화재 감지기로 사용할 수 있습니다.온도계의 생성은 간접 가열 현상을 기반으로 합니다. 즉, 서미스터가 외부 소스에 의해 가열될 때입니다.
또한 서미스터의 사용에는 직접 가열이 사용됩니다. 서미스터는 흐르는 전류에 의해 가열됩니다. 이러한 방식으로 NTC 저항을 사용하여 전류를 제한할 수 있습니다. 전원을 켰을 때 정전용량이 큰 커패시터를 충전할 때, 모터의 시동 전류를 제한하는 등 커패시터가 부분적으로 충전되면(또는 모터가 공칭 속도에 있을 때) 서미스터는 흐르는 전류를 가열할 시간이 있고 저항이 떨어지고 더 이상 회로 작동에 영향을 미치지 않습니다.
같은 방법으로 백열등과 직렬로 서미스터를 연결하면 백열등의 수명을 연장할 수 있습니다. 그는 전압이 켜져있을 때 가장 어려운 순간에 전류를 제한합니다 (대부분의 전구가 고장난 경우). 예열된 후에는 더 이상 램프에 영향을 미치지 않습니다.
대조적으로, 양의 특성을 가진 서미스터는 작동 중 전기 모터를 보호하는 데 사용됩니다. 모터 잼 또는 과도한 샤프트 부하로 인해 권선 전류가 상승하면 PTC 저항이 가열되어 해당 전류를 제한합니다.
음의 PTC가 있는 서미스터는 다른 구성 요소의 열 보상기로도 사용할 수 있습니다. 예를 들어 NTC 서미스터를 양의 TCR이 있는 트랜지스터 모드 설정 저항과 병렬로 설치하면 온도 변화가 각 요소에 반대 방향으로 영향을 미칩니다. 결과적으로 온도 효과가 보상되고 트랜지스터의 동작점이 이동하지 않습니다.
간접적으로 가열된 서미스터라고 하는 결합된 장치가 있습니다. 이러한 요소는 동일한 하우징에 온도 종속 요소와 히터가 있습니다. 그들 사이에는 열 접촉이 있지만 전기적으로 절연되어 있습니다.히터를 통한 전류를 변경하여 저항을 제어할 수 있습니다.
다른 특성을 가진 서미스터는 기술에서 널리 사용됩니다. 표준 응용 프로그램 외에도 작업 범위를 확장할 수 있습니다. 모든 것은 개발자의 상상력과 자격에 의해서만 제한됩니다.
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