Подогревная характеристика – характеристика, свойственная терморезисторам косвенного подогрева – зависимость сопротивления резистора от подводимой мощности.
Принятые допущения: масштаб по оси R взят возрастающий по закону 10x.
Классификация и маркировка.
Наиболее распространенные терморезисторы изготавливают на основе медно-марганцевых (ММТ и СТ3), кобальто-марганцевых (КМТ и СТ1) и медно-кобальто-марганцевых (СТ3) оксидных полупроводников.
По конструктивному оформлению терморезисторы можно разделить на следующие типы:
·
в виде цилиндрических
стержней (КМТ-1, ММТ-1, КМТ-4,
ММТ-4);
· в виде дисков (СТ1-17, СТ3-17, СТ5-1);
· в виде миниатюрных бусинок (СТ1-18, СТ1-19 и др.);
· в виде плоских прямоугольников (СТ3-23).
Особенностью бусинковых терморезисторов типов СТ1-18, СТ3-18 и СТ3-25 является то, что термочувствительный элемент для защиты от внешних воздействий покрыт тонким слоем стекла, а тонкие платиновые контакты приварены или припаяны (СТ3-25) к траверсам из толстой проволоки.
Терморезисторы типов СТ1-18 и СТ3-18 имеют бусинку диаметром 0,5 мм (выводы диаметром до 0,05 мм), терморезисторы типа СТ3-25 – 0,3 и 0,03 мм соответственно. Терморезисторы типов КМТ-14, СТ1-19 и СТ3-19 имеют герметичную конструкцию. Термочувствительный элемент резистора КМТ-14 – бусинка диаметром не более 0,5 мм, нанесенная на две параллельные платиновые проволоки, приваренные к платиновым выводам диаметром 0,4 мм. Бусинка герметизирована в коническом конце стеклянной трубки, которая является корпусом терморезистора. Термочувствительные элементы терморезисторов СТ1-19 и СТ3-19 помещены в конец миниатюрной капсулы, которая защищает термочувствительный элемент и места соединения контактов с выводами. СТ1-19 и СТ3-19 имеют меньшие размеры и более стойки к механическим нагрузкам, чем КМТ-14.
Терморезисторы ММТ-1 и КМТ-1 предназначены для работы в закрытых сухих помещениях, ММТ-4 и КМТ-4 герметизированы, работоспособны в условиях с повышенной влажностью и даже в жидкой среде.
Также существуют измерительные терморезисторы, предназначенные для измерений в маломощных цепях сверхвысокочастотных колебаний. Терморезисторы типа ТП (ТП2/0,5, ТП2/2, ТП6/2 – цифра в числителе – номинальное значение напряжения в В, знаменатель – рабочий ток в мА) – для стабилизации напряжения в цепях постоянного или переменного тока с частотой до 150 кГц. По конструкции – круглые опрессованные стержни, заключенные в стеклянный баллон, воздух из которого откачан до давления 10-5 мм рт. ст.
Терморезисторы ТКП, СТ1-21, СТ3-21 и СТ3-27 применяются в радиотехнических устройствах и схемах автоматики как регулируемые бесконтактные резисторы. Они имеют косвенный подогрев от специальной спирали, при изменении тока в которой происходит плавное изменение сопротивления терморезистора. Используются, когда необходимо отделить управляемую цепь от управляющей.
Рабочий элемент и подогреватель терморезисторов типа ТКП помещены в стеклянный баллон с нормальным октальным цоколем. Терморезисторы типов СТ1-21, СТ3-21 и СТ3-27 (более новые) имеют более совершенную конструкцию по сравнению с ТКП.
В отличие от понятия «наименование» резистора, применяемого для его характеристики в конструкторской и товаропроизводительной документации, под маркировкой резистора понимают цифры, буквы и символы, наносимые на корпус резистора.
Маркировка содержит лишь самые необходимые и важнейшие сведения о резисторе. Обязательным показателем во всех случаях является номинальное сопротивление.
Сведения о нескольких конкретных приборах.
Терморезисторы с отрицательным ТКС прямого подогрева.
Стержневые и трубчатые.
КМТ-1, ММТ-1, СТ3-1.
Терморезисторы негерметизированные неизолированные предназначены для измерения и регулирования температуры в электрических цепях постоянного, пульсирующего и переменного тока частотой до 400 Гц, а также для температурной компенсации элементов электрических схем, имеющих положительный температурный коэффициент сопротивления.
Масса: не более 0,6 г
Диапазон номинальных сопротивлений:
КМТ-1: 22∙103-1∙106 Ом
ММТ-1: 1∙103-220∙103 Ом
СТ3-1: 680-2,2∙103 Ом
Примечание: промежуточные значения номинальных сопротивлений соответствуют ряду Е6 с допуском ±20% (ММТ-1, КМТ-1); ряду Е12 с допусками ±10, ±20% (СТ3-1).
Максимальная мощность рассеяния:
КМТ-1: 1000 мВт
ММТ-1, СТ3-1: 600 мВт
Температурный коэффициент сопротивления:
КМТ-1: -(4,2-8,4) %/oC
ММТ-1: -(2,4-5,6) %/oC
СТ3-1: -(3,35-3,95) %/oC
Коэффициент температурной чувствительности:
КМТ-1: 3600-7200 К
ММТ-1: 2060-4300 К
СТ3-1: 2870-3395 К
Коэффициент рассеяния: 5 мВт/ oC
Коэффициент энергетической чувствительности:
КМТ-1: 1 мВт
ММТ-1, СТ3-1: 1,3 мВт
Постоянная времени: не более 85с
Предельные эксплуатационные данные:
Температура окружающей среды:
КМТ-1: от -60 до +155 oC
ММТ-1, СТ3-1: от -60 до +125 oC
Относительная влажность воздуха:
КМТ-1, ММТ-1 при температуре ±25 oC: до 98%
СТ3-1 при температуре +35 oC: до 98%
Пониженное атмосферное давление: до 133 Па (1 мм рт. ст.)
Минимальная наработка:
КМТ-1, ММТ-1: 15 000 часов
СТ3-1: 5 000 часов
Срок сохраняемости:
КМТ-1, ММТ-1: 15 лет
СТ3-1: 12 лет
Бусинковые.
ТР-4.
Терморезисторы герметизированные изолированные предназначены для использования в сигнализаторах уровня жидкости, измерения и регулирования температуры, а также для температурной компенсации элементов электрической цепи с положительным ТКС.
Масса: не более 0,3 г
Номинальное сопротивление: 1∙103 Ом.
Примечание: допуск ±20%.
Максимальная мощность рассеяния: 70 мВт
Коэффициент температурной чувствительности: 1600-1960 К
Температурный коэффициент сопротивления: -(1,8-2,2)%/oC
Коэффициент температурной чувствительности: 0,15 мВт
Постоянная времени: не более 3 с
Предельные эксплуатационные данные:
Температура окружающей среды: от -60 до +200 oC
Относительная влажность воздуха при +35 oC: до98%
Пониженное атмосферное давление: до 0,00013 Па (10-6 мм рт. ст.)
Минимальная наработка: 20 000 часов
Срок сохраняемости: 15 лет
Терморезисторы с положительным ТКС – позисторы.
СТ5-1, СТ6-1А, СТ6-1Б.
Терморезисторы негерметизированные неизолированные предназначены для измерения и регулирования температуры, противопожарной сигнализации, тепловой защиты, ограничения и стабилизации тока в электрических цепях постоянного тока.
Масса: не более 0,7 г
Диапазон номинальных сопротивлений:
СТ5-1: 20-150 Ом
СТ6-1А: 40-400 Ом
СТ6-1Б: 180; 270 Ом
Примечание: допуск для СТ6-1Б ±20%.
Максимальная мощность рассеяния:
СТ5-1: 700 мВт
СТ6-1А: 1100 мВт
СТ6-1Б: 800 мВт
Температурный коэффициент сопротивления, не менее:
СТ5-1: 20 %/oC
СТ6-1А: 10 %/oC
СТ6-1Б: 15%/oC
Примерный температурный интервал положительного ТКС:
СТ5-1: от +120 до +200 oC
СТ6-1А: от +40 до +155 oC
СТ6-1Б: от +20 до +125 oC
Кратность изменения сопротивления в области положительного ТКС: не менее 103
Коэффициент рассеяния: 9 мВт/oC
Коэффициент энергетической чувствительности:
СТ5-1: 0,01 мВт
СТ6-1А: 0,3 мВт
СТ6-1Б: 0,5 мВт
Постоянная времени: не более 20 с
Предельные эксплуатационные данные:
Температура окружающей среды:
СТ5-1: от -20 до +200 oC
СТ6-1А: от -60 до +155 oC
СТ6-1Б: от -60 до +125 oC
Относительная влажность воздуха при +25 oC:
СТ5-1: до 85%
СТ6-1А, СТ6-1Б: до 98%
Пониженное атмосферное давление: до 133 Па (1 мм рт. ст.)
Минимальная наработка:
СТ5-1: 3 000 часов
СТ6-1А, СТ6-1Б: 10 000 часов
Срок сохраняемости:
СТ5-1: 3 года
СТ6-1А, СТ6-1Б: 10 лет
Применение.
На основе терморезисторов действуют системы дистанционного и централизованного измерения и регулирования температуры, системы теплового контроля машин и механизмов, схемы температурной компенсации, схемы измерения мощности ВЧ. Терморезисторы находят применение в промышленной электронике и бытовой аппаратуре: рефрижераторах, автомобилях, электронагревательных приборах, телевизорах, системах центрального отопления и пр. В телевизорах часто используются терморезисторы с положительным ТКС для размагничивания кинескопа.
Самые первые устройства, где применялись терморезисторы – это датчики для измерения или регулирования температуры
Терморезисторы широко используются в различных устройствах не только в качестве датчиков температуры. После соответствующей модификации их можно применять в электронных устройствах задержки с достаточно широким интервалом времен задержки, в качестве конденсаторов или катушек индуктивности в низкочастотных генераторах, для защиты от выбросов напряжения в емкостных, индуктивных или резистивных схемах, в качестве ограничителей тока, напряжения, для измерения давления газа или теплопроводности.
Итак, терморезисторы находят применение во многих областях. Практически ни одна сложная печатная плата не обходится без терморезисторов. Они используются в температурных датчиках, термометрах, практически в любой, связанной с температурными режимами, электронике. В противопожарной технике существуют стандартные температурные датчики. Подобный датчик содержит два терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом, которые установлены на печатной плате в белом поликарбонатном корпусе. Один выведен наружу — открытый терморезистор, он быстро реагирует на изменение температуры воздуха. Другой терморезистор находится в корпусе и реагирует на изменение температуры медленнее. При стабильных условиях оба терморезистора находятся в термическом равновесии с температурой воздуха и имеют некоторое сопротивление. Если температура воздуха быстро повышается, то сопротивление открытого терморезистора становится меньше, чем сопротивление закрытого терморезистора. Отношение сопротивлений терморезисторов контролирует электронная схема, и если это отношение превышает пороговый уровень, установленный на заводе, она выдает сигнал тревоги. В дальнейшем такой принцип действия будет называться “реакцией на скорость повышения температуры”. Если температура воздуха повышается медленно, то различие сопротивлений терморезисторов незначительно. Однако, эта разница становится выше, если соединить последовательно с закрытым терморезистором резистор с высокой температурной стабильностью. Когда отношение суммы сопротивлений закрытого терморезистора и стабильного резистора и сопротивления открытого терморезистора превышает порог, возникает режим тревоги. Датчик формирует режим «Тревога» при достижении внешней температуры 60°С вне зависимости от скорости нарастания температуры.
Конечно же, применение терморезисторов в качестве датчиков температуры имеет не только плюсы, но и свои минусы. Так, например, это инерционность, обусловленная постоянной времени τ, плохая стабильность в определенных условиях и т.д.
В примерах терморезисторов были указаны цели использования некоторых терморезисторов, среди них и температурная компенсация электрических цепей в широком диапазоне температур – еще одна область применения терморезисторов.
Библиографический список.
- Мэклин Э. Д. Терморезисторы. М. 1983. 208 с.
- Шашков А. Г. Терморезисторы и их применение. М. 1967. 320 с.
- Зайцев Ю. В. Полупроводниковые резисторы. М. 1969. 48 с.
- Шефтель И. Т. Терморезисторы. М. 1973. 416 с.
- Зайцев Ю. В. Полупроводниковые термоэлектрические преобразователи. М. 1985. 120 с.
- Гендин Г. С. Все о резисторах. Справочное издание. М. 2000. 192 с.
- Дубровский В. В.
Резисторы: справочник. М. 1991. 528 с.
Затраты времени.
Затрачено времени (часов) приблизительно:
1. Поиск и сортирование информации: 14.
2. Оформление и редактирование: 26.
