서미스터 유형, 특성 세부 사항 및 작동 원리

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서미스터 이름은 '열에 민감한 저항기'의 약어로 고안되었습니다. 서미스터의 전체 형태는 서미스터의 특징 인 동작에 대한 일반적이고 상세한 아이디어를 제공합니다.

게시자 : S. Prakash



서미스터가 사용되는 다양한 유형의 장치에는 온도 보상을 제공하는 온도 센서 및 전자 회로와 같은 광범위한 장치가 포함됩니다.

서미스터의 사용은 일반적인 형태의 트랜지스터, 저항기 및 커패시터만큼 일반적이지 않지만 전자장은 서미스터를 대규모로 사용합니다.



서미스터 회로의 상징

서미스터가 인식을 위해 사용하는 기호는 자체 회로 기호입니다.

서미스터 기호

서미스터의 회로 기호는 표준 저항 직사각형으로 구성된베이스와베이스를 통과하는 대각선과 작은 크기의 수직 섹션으로 구성됩니다.

회로도는 서미스터의 회로 기호를 널리 사용합니다.

서미스터의 유형

서미스터는 여러 가지 방법에 따라 다양한 유형과 범주로 나눌 수 있습니다.

분류되는 이러한 방식은 먼저 서미스터가 열 노출에 반응하는 방식에 기반합니다.

일부 커패시터의 저항은 온도가 증가함에 따라 증가하는 반면 다른 유형의 서미스터에서는 반대가 관찰되어 저항이 감소합니다.

이 아이디어는 간단한 형식의 방정식으로 표현할 수있는 서미스터의 곡선으로 확장 될 수 있습니다.

저항과 온도의 관계

ΔR = k x & ΔT

위의 방정식은 다음과 같이 구성됩니다.

ΔR = 저항의 변화 관찰

ΔT = 관찰 된 온도 변화

k = 1 차 저항의 온도 계수

대부분의 경우 저항과 온도 사이에는 비선형 관계가 있습니다. 그러나 저항과 온도의 여러 가지 작은 변화로 인해 관찰되는 관계에도 변화가 있으며 관계는 본질적으로 선형이됩니다.

'k'값은 서미스터 유형에 따라 양수 또는 음수 일 수 있습니다.

NTC 서미스터 (음의 온도 계수 서미스터) : NTC 서미스터의 특성은 온도 상승에 따라 저항을 감소시킬 수 있으므로 NTC 서미스터의 'k'계수는 음수입니다.

PTC 서미스터 (양의 온도 계수 서미스터) : NTC 서미스터의 특성은 온도 상승에 따라 저항을 증가시킬 수 있으므로 NTC 서미스터의 'k'계수는 양수입니다.

저항 변화 기능과 별도로 서미스터를 구별하고 분류 할 수있는 또 다른 방법은 서미스터에 사용되는 재료 유형에 따라 다릅니다. 사용되는 재료는 두 가지 주요 유형입니다.

단결정 반도체

산화물과 같이 본질적으로 금속 인 화합물

서미스터 : 개발 및 역사

온도 변화에 따른 저항기의 변화 현상은 19 세기 초반에 입증되었습니다.

서미스터가 현재까지 계속 사용되는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 그러나이 서미스터의 대부분은 넓은 온도 범위에 따라 저항의 변화가 매우 적다는 단점이 있습니다.

반도체의 사용은 일반적으로 서미스터가 넓은 온도 범위에 대응하여 더 큰 저항 변화를 보일 수 있도록하는 서미스터에 내포되어 있습니다.

서미스터 제조에 사용되는 재료는 서미스터에서 최초로 발견 된 재료 인 금속 화합물을 포함하여 두 가지 유형이 있습니다.

1833 년에 패러데이는 황화은의 온도에 대한 저항의 변화를 측정하는 동안 음의 온도 계수를 발견했습니다. 그러나 금속 산화물의 대규모 상용화는 1940 년대에만 상업적으로 발생했습니다.

실리콘 서미스터와 크리스탈 게르마늄 서미스터에 대한 조사는 2 차 세계 대전 이후 반도체 재료 연구가 진행되는 동안 수행되었습니다.

반도체와 금속 산화물은 두 가지 서미스터 유형이지만, 여기에 포함되는 온도 범위가 다르므로 경쟁 할 필요가 없습니다.

서미스터의 구성 및 구조

서미스터가 작동 할 온도 범위의 범위와 함께 서미스터를 사용해야하는 응용 분야에 따라 서미스터를 제조하는 데 사용되는 크기, 모양 및 재료 유형이 결정됩니다.

평평한 표면이 서미스터에 의해 지속적으로 접촉해야하는 애플리케이션의 경우 이러한 경우 서미스터의 모양은 평평한 디스크입니다.

서미스터를 만들어야하는 온도 프로브가있는 경우 서미스터의 모양은 막대 또는 구슬 형태입니다. 따라서 서미스터가 사용되는 응용 분야를 준수하는 요구 사항은 서미스터의 실제 물리적 모양을 결정합니다.

금속 산화물 유형의 서미스터가 사용되는 온도 범위는 200-700K입니다.

이러한 서미스터를 제조하는 데 사용되는 구성 요소는 매우 높은 온도에서 소결되고 압축되는 미세 분말 버전에서 발견됩니다.

이러한 서미스터에 가장 일반적으로 사용되는 재료에는 니켈 산화물, 제 2 철 산화물, 망간 산화물, 구리 산화물 및 코발트 산화물이 포함됩니다.

반도체 서미스터가 사용되는 온도는 매우 낮습니다. 실리콘 서미스터는 100º의 절대 영도 범위, 즉 100K 미만의 온도 범위에서 더 널리 사용되는 게르마늄 서미스터보다 덜 자주 사용됩니다.

실리콘 서미스터를 사용할 수있는 온도는 최대 250K입니다. 온도가 250K 이상 증가하면 실리콘 서미스터가 양의 온도 계수 설정을 경험합니다. 서미스터를 제조하기 위해 단결정이 사용되며, 결정의 도핑이 수행되는 레벨은 10 ^ 16-10 ^ 17 / cm3입니다.

서미스터의 응용

서미스터는 다양한 유형의 응용 분야에 사용할 수 있으며 다른 많은 응용 분야에서 찾을 수 있습니다.

서미스터가 회로에 널리 사용되는 가장 매력적인 특징은 회로에서 제공하는 요소가 효율적으로 작동하면서 저렴한 가격으로 제공되기 때문에 매우 비용 효율적이라는 것입니다.

온도 계수가 음수인지 양수인지에 따라 서미스터를 사용할 수있는 애플리케이션이 결정됩니다.

온도 계수가 음수 인 경우 서미스터는 다음 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

매우 낮은 온도의 온도계 : 서미스터는 매우 낮은 온도의 온도계에서 매우 낮은 수준의 온도를 측정하는 데 사용됩니다.

디지털 온도 조절기 : 현대의 디지털 온도 조절기는 서미스터를 광범위하고 일반적으로 사용합니다.

배터리 팩 모니터 : 배터리 팩이 충전되는 동안 배터리 팩의 온도는 NTC 서미스터를 사용하여 모니터링됩니다.

현대 산업에서 사용되는 일부 배터리는 널리 사용되는 리튬 이온 배터리를 포함하여 과충전에 민감합니다. 이러한 배터리에서는 충전 상태가 온도에 의해 효과적으로 표시되므로 충전주기를 종료해야하는 시간을 결정할 수 있습니다.

돌입 보호 장치 : 전원 공급 장치 회로는 NTC 서미스터 돌입 전류를 제한하는 장치의 형태로.

5 Ohm NTC 서미스터 11mm 직경

돌입 보호 장치 역할을하는 NTC 서미스터는 초기 수준의 높은 저항을 제공하여 턴온 시점에서 많은 양의 전류 흐름을 방지합니다.

그 후 서미스터가 가열되어 서미스터에 의해 제공되는 초기 저항 수준이 크게 감소하여 회로가 정상 작동하는 동안 많은 양의 전류가 흐를 수 있습니다.

이 애플리케이션의 목적에 사용되는 서미스터는 그에 따라 설계되었으므로 측정 유형 서미스터에 비해 크기가 더 큽니다.

온도 계수가 양수인 경우 서미스터는 다음 응용 분야에 사용할 수 있습니다.

전류 제한 장치 : 전자 회로는 전류 제한 장치의 형태로 PTC 서미스터를 사용합니다.

PTC 서미스터는 일반적으로 사용되는 퓨즈의 대체 장치로 작동합니다. 정상 상태에서 기기에 전류가 흐르면 소량으로 발생하는 열로 인한 부당한 부작용이나 부작용이 없습니다.

그러나 장치를 통과하는 전류의 흐름이 매우 큰 경우 장치가 그렇게 할 수 없기 때문에 주변에서 열이 발산되지 않을 수 있으므로 저항이 증가 할 수 있습니다.

이로 인해 더 많은 열이 발생하여 포지티브 피드백 효과가 발생합니다. 저항이 증가하면 전류의 저하가 관찰되기 때문에 이러한 열과 전류 변동에 의해 장치가 보호됩니다.

서미스터를 사용할 수있는 응용 분야는 광범위합니다. 서미스터는 안정적이고 저렴하며 (비용 효율적이며) 간단한 방식으로 온도를 감지하는 데 사용할 수 있습니다.

서미스터를 사용할 수있는 다양한 장치에는 온도 조절기 및 화재 경보기가 있습니다. 서미스터는 다른 장치와 함께 단독으로 사용할 수도 있습니다. 후자의 경우 서미스터를 사용하여 휘트 스톤 브리지의 일부로 만들어 높은 정확도를 제공 할 수 있습니다.

또한 서미스터는 온도 보상 장치의 형태로 사용됩니다.

저항의 많은 비율에서 양의 온도 계수로 인해 온도가 증가함에 따라 저항이 증가합니다.

용도에 따라 안정성이 요구되는 경우에는 음의 온도 계수를 갖는 서미스터를 사용합니다. 이는 회로가 양의 온도 계수로 인해 생성되는 구성 요소의 효과에 대응하기 위해 서미스터를 통합 할 때 달성됩니다.




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