थर्मिस्टर है परिभाषा, संचालन का सिद्धांत और संकेतन

2024 लेखक: Trinity Chesterton | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 00:32

थर्मिस्टर एक उपकरण है जिसे तापमान मापने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और इसमें एक अर्धचालक पदार्थ होता है, जो तापमान में एक छोटे से बदलाव के साथ इसके प्रतिरोध को बहुत बदल देता है। आम तौर पर, थर्मिस्टर्स में नकारात्मक तापमान गुणांक होते हैं, जिसका अर्थ है कि बढ़ते तापमान के साथ उनका प्रतिरोध कम हो जाता है।

थर्मिस्टर की सामान्य विशेषता

शब्द "थर्मिस्टर" अपने पूर्ण कार्यकाल के लिए छोटा है: थर्मली सेंसिटिव रेसिस्टर। यह उपकरण किसी भी तापमान परिवर्तन के लिए एक सटीक और उपयोग में आसान सेंसर है। सामान्य तौर पर, दो प्रकार के थर्मिस्टर्स होते हैं: नकारात्मक तापमान गुणांक और सकारात्मक तापमान गुणांक। अक्सर, पहले प्रकार का उपयोग तापमान मापने के लिए किया जाता है।

विद्युत परिपथ में थर्मिस्टर का पदनाम फोटो में दिखाया गया है।

थर्मिस्टर्स की सामग्री सेमीकंडक्टर गुणों वाले धातु ऑक्साइड हैं। उत्पादन के दौरान, इन उपकरणों को निम्नलिखित रूप दिया जाता है:

डिस्क;
रॉड;
मोती की तरह गोलाकार।

थर्मिस्टर मजबूत के सिद्धांत पर आधारित हैतापमान में एक छोटे से परिवर्तन के साथ प्रतिरोध में परिवर्तन। साथ ही, सर्किट में दी गई वर्तमान ताकत और स्थिर तापमान पर, निरंतर वोल्टेज बनाए रखा जाता है।

डिवाइस का उपयोग करने के लिए, यह एक इलेक्ट्रिकल सर्किट से जुड़ा होता है, उदाहरण के लिए, एक व्हीटस्टोन ब्रिज से, और डिवाइस पर करंट और वोल्टेज को मापा जाता है। ओम के सरल नियम के अनुसार R=U/I प्रतिरोध ज्ञात करते हैं। इसके बाद, वे तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता के वक्र को देखते हैं, जिसके अनुसार यह कहना संभव है कि परिणामी प्रतिरोध किस तापमान से मेल खाता है। जब तापमान बदलता है, तो प्रतिरोध मूल्य नाटकीय रूप से बदल जाता है, जिससे तापमान को उच्च सटीकता के साथ निर्धारित करना संभव हो जाता है।

थर्मिस्टर सामग्री

थर्मिस्टर्स के विशाल बहुमत की सामग्री सेमीकंडक्टर सिरेमिक है। इसके निर्माण की प्रक्रिया में उच्च तापमान पर नाइट्राइड और धातु ऑक्साइड के सिंटरिंग पाउडर होते हैं। परिणाम एक ऐसी सामग्री है जिसकी ऑक्साइड संरचना में सामान्य सूत्र है (AB)₃O₄ या (ABC)_{3 O}4_{, जहां A, B, C धात्विक रासायनिक तत्व हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला मैंगनीज और निकल है।}

यदि थर्मिस्टर के 250 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर संचालित होने की उम्मीद है, तो सिरेमिक संरचना में मैग्नीशियम, कोबाल्ट और निकल शामिल हैं। इस संरचना के सिरेमिक निर्दिष्ट तापमान सीमा में भौतिक गुणों की स्थिरता दिखाते हैं।

थर्मिस्टर्स की एक महत्वपूर्ण विशेषता उनकी विशिष्ट चालकता (प्रतिरोध का पारस्परिक) है। चालकता को छोटा जोड़कर नियंत्रित किया जाता हैलिथियम और सोडियम की सांद्रता।

उपकरण निर्माण प्रक्रिया

गोलाकार थर्मिस्टर्स को उच्च तापमान (1100°C) पर प्लेटिनम के दो तारों पर लगाकर बनाया जाता है। फिर तार को थर्मिस्टर संपर्कों को आकार देने के लिए काटा जाता है। सीलिंग के लिए गोलाकार उपकरण पर कांच का लेप लगाया जाता है।

डिस्क थर्मिस्टर्स के मामले में, संपर्क बनाने की प्रक्रिया प्लैटिनम, पैलेडियम और चांदी के धातु मिश्र धातु को जमा करना है, और फिर इसे थर्मिस्टर कोटिंग में मिलाप करना है।

प्लैटिनम डिटेक्टरों से अंतर

अर्धचालक थर्मिस्टर्स के अलावा, एक अन्य प्रकार के तापमान डिटेक्टर हैं, जिनमें से काम करने वाली सामग्री प्लैटिनम है। जैसे ही तापमान एक रैखिक फैशन में बदलता है, ये डिटेक्टर अपना प्रतिरोध बदलते हैं। थर्मिस्टर्स के लिए, भौतिक मात्राओं की इस निर्भरता का चरित्र पूरी तरह से अलग है।

प्लैटिनम समकक्षों पर थर्मिस्टर्स के फायदे इस प्रकार हैं:

संपूर्ण ऑपरेटिंग रेंज में तापमान परिवर्तन के प्रति उच्च प्रतिरोध संवेदनशीलता।
उपकरण स्थिरता का उच्च स्तर और रीडिंग की पुनरावृत्ति।
तापमान परिवर्तन पर तुरंत प्रतिक्रिया देने के लिए आकार में छोटा।

थर्मिस्टर प्रतिरोध

यह भौतिक मात्रा बढ़ते तापमान के साथ घटती जाती है, और ऑपरेटिंग तापमान सीमा पर विचार करना महत्वपूर्ण है।-55 डिग्री सेल्सियस से +70 डिग्री सेल्सियस तक तापमान सीमा के लिए, 2200 - 10000 ओम के प्रतिरोध वाले थर्मिस्टर्स का उपयोग किया जाता है। उच्च तापमान के लिए, 10 kOhm से अधिक प्रतिरोध वाले उपकरणों का उपयोग करें।

प्लैटिनम डिटेक्टरों और थर्मोकपल्स के विपरीत, थर्मिस्टर्स के पास प्रतिरोध बनाम तापमान वक्र के लिए विशिष्ट मानक नहीं होते हैं, और चुनने के लिए प्रतिरोध वक्रों की एक विस्तृत विविधता होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि तापमान संवेदक की तरह प्रत्येक थर्मिस्टर सामग्री का अपना प्रतिरोध वक्र होता है।

स्थिरता और सटीकता

ये यंत्र रासायनिक रूप से स्थिर होते हैं और समय के साथ खराब नहीं होते हैं। थर्मिस्टर सेंसर सबसे सटीक तापमान मापने वाले उपकरणों में से हैं। संपूर्ण ऑपरेटिंग रेंज पर उनके माप की सटीकता 0.1 - 0.2 डिग्री सेल्सियस है। कृपया ध्यान दें कि अधिकांश उपकरण 0 डिग्री सेल्सियस से 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान सीमा के भीतर काम करते हैं।

थर्मिस्टर्स के बुनियादी पैरामीटर

प्रत्येक प्रकार के थर्मिस्टर के लिए निम्नलिखित भौतिक पैरामीटर बुनियादी हैं (अंग्रेजी में नामों की डिकोडिंग दी गई है):

R_{25 - कमरे के तापमान (25 डिग्री सेल्सियस) पर ओम में डिवाइस का प्रतिरोध। मल्टीमीटर का उपयोग करके इस थर्मिस्टर विशेषता की जाँच करना सरल है।}

आर की सहिष्णुता₂₅ - डिवाइस पर प्रतिरोध विचलन सहिष्णुता का मूल्य 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर इसके निर्धारित मूल्य से। एक नियम के रूप में, यह मान R_{25 के 20% से अधिक नहीं है।}
मैक्स। स्थिर स्थिति वर्तमान - अधिकतमएम्पीयर में करंट का मान जो लंबे समय तक डिवाइस से प्रवाहित हो सकता है। इस मूल्य से अधिक प्रतिरोध में तेजी से गिरावट का खतरा है और परिणामस्वरूप, थर्मिस्टर की विफलता।
लगभग। आर मैक्स। करंट - यह मान ओम में प्रतिरोध के मूल्य को दर्शाता है, जिसे डिवाइस तब प्राप्त करता है जब अधिकतम करंट इससे गुजरता है। यह मान कमरे के तापमान पर थर्मिस्टर के प्रतिरोध से कम परिमाण के 1-2 क्रम होना चाहिए।
डिसिप्लिन। कोफ. - एक गुणांक जो डिवाइस की तापमान संवेदनशीलता को उसके द्वारा अवशोषित शक्ति को दर्शाता है। यह कारक mW में शक्ति की मात्रा को इंगित करता है जिसे थर्मिस्टर को अपने तापमान को 1 ° C बढ़ाने के लिए अवशोषित करने की आवश्यकता होती है। यह मान महत्वपूर्ण है क्योंकि यह दिखाता है कि डिवाइस को उसके ऑपरेटिंग तापमान पर गर्म करने के लिए आपको कितनी शक्ति खर्च करने की आवश्यकता है।
थर्मल टाइम कॉन्स्टेंट। यदि थर्मिस्टर को एक दबाव वर्तमान सीमक के रूप में उपयोग किया जाता है, तो यह जानना महत्वपूर्ण है कि बिजली बंद होने के बाद इसे फिर से चालू करने के लिए तैयार होने में कितना समय लगेगा। चूंकि इसे बंद करने के बाद थर्मिस्टर का तापमान एक घातीय कानून के अनुसार कम हो जाता है, "थर्मल टाइम कॉन्स्टेंट" की अवधारणा पेश की जाती है - वह समय जिसके दौरान डिवाइस का तापमान ऑपरेटिंग तापमान के बीच के अंतर का 63.2% कम हो जाता है डिवाइस और परिवेश का तापमान।
मैक्स। F में लोड कैपेसिटेंस - माइक्रोफ़ारड में कैपेसिटेंस की मात्रा जिसे इस डिवाइस के माध्यम से बिना नुकसान पहुंचाए डिस्चार्ज किया जा सकता है। यह मान एक विशिष्ट वोल्टेज के लिए इंगित किया गया है,जैसे 220 वी.

ऑपरेशन के लिए थर्मिस्टर का परीक्षण कैसे करें?

थर्मिस्टर की सेवाक्षमता की जांच के लिए, आप एक मल्टीमीटर और एक नियमित टांका लगाने वाले लोहे का उपयोग कर सकते हैं।

सबसे पहले, मल्टीमीटर पर प्रतिरोध माप मोड चालू करें और थर्मिस्टर के आउटपुट संपर्कों को मल्टीमीटर टर्मिनलों से कनेक्ट करें। इस मामले में, ध्रुवीयता कोई फर्क नहीं पड़ता। मल्टीमीटर ओम में एक निश्चित प्रतिरोध दिखाएगा, इसे रिकॉर्ड किया जाना चाहिए।

फिर आपको टांका लगाने वाले लोहे में प्लग करना होगा और इसे थर्मिस्टर आउटपुट में से एक में लाना होगा। सावधान रहें कि डिवाइस को जला न दें। इस प्रक्रिया के दौरान, आपको मल्टीमीटर की रीडिंग का निरीक्षण करना चाहिए, यह एक सुचारू रूप से घटते प्रतिरोध को दिखाना चाहिए, जो जल्दी से कुछ न्यूनतम मान पर आ जाएगा। न्यूनतम मूल्य थर्मिस्टर के प्रकार और टांका लगाने वाले लोहे के तापमान पर निर्भर करता है, आमतौर पर यह शुरुआत में मापा मूल्य से कई गुना कम होता है। इस मामले में, आप सुनिश्चित हो सकते हैं कि थर्मिस्टर काम कर रहा है।

यदि मल्टीमीटर पर प्रतिरोध नहीं बदला है या, इसके विपरीत, तेजी से गिर गया है, तो डिवाइस इसके उपयोग के लिए अनुपयुक्त है।

ध्यान दें कि यह चेक रफ है। डिवाइस के सटीक परीक्षण के लिए, दो संकेतकों को मापना आवश्यक है: इसका तापमान और संबंधित प्रतिरोध, और फिर इन मूल्यों की तुलना निर्माता द्वारा बताए गए मूल्यों से करें।

आवेदन

इलेक्ट्रॉनिक्स के सभी क्षेत्रों में थर्मिस्टर्स का उपयोग किया जाता है जिसमें तापमान की स्थिति की निगरानी करना महत्वपूर्ण है। इन क्षेत्रों में शामिल हैं:कंप्यूटर, औद्योगिक प्रतिष्ठानों के लिए उच्च-सटीक उपकरण और विभिन्न डेटा संचारित करने के लिए उपकरण। तो, 3डी प्रिंटर थर्मिस्टर का उपयोग एक सेंसर के रूप में किया जाता है जो हीटिंग बेड या प्रिंट हेड के तापमान को नियंत्रित करता है।

थर्मिस्टर के लिए सबसे आम उपयोगों में से एक है इनरश करंट को सीमित करना, जैसे कि कंप्यूटर चालू करते समय। तथ्य यह है कि जिस समय बिजली चालू होती है, शुरुआती संधारित्र, जिसमें बड़ी क्षमता होती है, को छुट्टी दे दी जाती है, जिससे पूरे सर्किट में एक बड़ा करंट पैदा हो जाता है। यह करंट पूरे चिप को जलाने में सक्षम है, इसलिए सर्किट में एक थर्मिस्टर शामिल है।

स्विच ऑन करते समय इस उपकरण में कमरे का तापमान और एक बड़ा प्रतिरोध था। इस तरह का प्रतिरोध शुरू होने के समय वर्तमान उछाल को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है। इसके अलावा, डिवाइस इसके माध्यम से गुजरने और गर्मी की रिहाई के कारण गर्म हो जाता है, और इसका प्रतिरोध तेजी से कम हो जाता है। थर्मिस्टर का अंशांकन ऐसा होता है कि कंप्यूटर चिप का ऑपरेटिंग तापमान थर्मिस्टर के प्रतिरोध को व्यावहारिक रूप से शून्य कर देता है, और इसके पार कोई वोल्टेज ड्रॉप नहीं होता है। कंप्यूटर को बंद करने के बाद, थर्मिस्टर जल्दी से ठंडा हो जाता है और इसके प्रतिरोध को बहाल कर देता है।

तो दबाव धारा को सीमित करने के लिए एक थर्मिस्टर का उपयोग करना लागत प्रभावी और काफी सरल दोनों है।

थर्मिस्टर्स के उदाहरण

वर्तमान में, उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला बिक्री पर है, उनमें से कुछ के उपयोग की विशेषताएं और क्षेत्र यहां दिए गए हैं:

अखरोट बन्धन के साथ थर्मिस्टर B57045-K, का नाममात्र प्रतिरोध 1. हैकोहम 10% की सहनशीलता के साथ। उपभोक्ता और ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स में तापमान माप सेंसर के रूप में उपयोग किया जाता है।
बी57153-एस डिस्क उपकरण, कमरे के तापमान पर 1.8 ए की अधिकतम वर्तमान रेटिंग 15 ओम है। एक दबाव वर्तमान सीमक के रूप में उपयोग किया जाता है।