Amplio conocimiento de los termistores PTC: aplicación de protección contra calentamiento y sobrecalentamiento
Los termistores son componentes sensibles que se desarrollan temprano, tienen muchos tipos y son más maduros. El termistor está compuesto de un material cerámico semiconductor, y el principio de utilización es el cambio de resistencia inducido por la temperatura. Si las concentraciones de electrones y huecos son n y p, respectivamente, y la movilidad es μn, μp, entonces la conductancia del semiconductor es:
σ = q (nμn + pμp)
Porque n, p, μn y μp son todas funciones que dependen de la temperatura T. Por lo tanto, la conductancia es una función de la temperatura, la medición puede calcular la conductancia de la temperatura alta y baja, y puede hacer que las características de resistencia - temperatura. Este es el principio de funcionamiento del termistor semiconductor.
Los termistores incluyen termistores de coeficiente de temperatura positivo (PTC) y coeficiente de temperatura negativo (NTC), así como termistores de temperatura crítica (CTR).
Las características principales del termistor son:
1) La sensibilidad es alta, y el coeficiente de resistencia a la temperatura es de 10 a 100 veces mayor que el del metal, y se puede detectar el cambio de temperatura de 10-6 ° C;
2) Amplio rango de temperatura de funcionamiento, el dispositivo de temperatura ambiente es adecuado para -55 ° C ~ 315 ° C. Los dispositivos de alta temperatura son adecuados para temperaturas superiores a 315 ° C (actualmente hasta 2000 ° C), y los dispositivos de baja temperatura son adecuados para -273 ° C a 55 ° C;
3) Pequeño en tamaño, capaz de medir la temperatura de huecos, cavidades y vasos sanguíneos en el cuerpo que no pueden ser medidos por otros termómetros;
4) Fácil de usar, el valor de resistencia se puede seleccionar arbitrariamente entre 0.1 y 100kΩ;
5) Fácil de procesar en formas complejas y puede ser producido en masa;
6) Buena estabilidad y fuerte capacidad de sobrecarga.
Debido a las propiedades únicas del termistor semiconductor, puede usarse no solo como un componente de medición (como la medición de temperatura, caudal, nivel de líquido, etc.).
También se puede utilizar como elemento de control (como interruptores térmicos, limitadores de corriente) y componentes de compensación de circuito.
Los termistores se utilizan ampliamente en electrodomésticos, industria energética, comunicaciones, ciencia militar, aeroespacial y otros campos, y las perspectivas de desarrollo son extremadamente amplias.
Termistor PTC
PTC (PosiTIve Temperature Coeff1Cient) es un fenómeno de termistor o material que tiene un fuerte aumento de la resistencia a una temperatura determinada y tiene un coeficiente de temperatura positivo. Se puede utilizar exclusivamente como sensor de temperatura constante. Este material es un cuerpo sinterizado compuesto principalmente por BaTIO3 o SrTIO3 o PbTIO3. Incorporando una pequeña cantidad de óxidos como Nb, Ta, Bi, Sb, Y y La para controlar la valencia y semiconductores, y el material derivado de semiconductores como BaTiO3 a menudo se conoce como cerámica semiconductora; Al mismo tiempo, también se agrega un óxido de Mn, Fe, Cu, Cr que aumenta su coeficiente de resistencia a la temperatura positiva y un aditivo que desempeña otras funciones. El titanato de óxido de titanio o similar y su solución sólida son semiconductores mediante un proceso cerámico general y sinterización a alta temperatura para obtener un material de termistor de acción positiva. El coeficiente de temperatura y la temperatura del punto de Curie varían con la composición y las condiciones de sinterización (especialmente la temperatura de enfriamiento).
σ = q (nμn + pμp)
Porque n, p, μn y μp son todas funciones que dependen de la temperatura T. Por lo tanto, la conductancia es una función de la temperatura, la medición puede calcular la conductancia de la temperatura alta y baja, y puede hacer que las características de resistencia - temperatura. Este es el principio de funcionamiento del termistor semiconductor.
Los termistores incluyen termistores de coeficiente de temperatura positivo (PTC) y coeficiente de temperatura negativo (NTC), así como termistores de temperatura crítica (CTR).
Las características principales del termistor son:
1) La sensibilidad es alta, y el coeficiente de resistencia a la temperatura es de 10 a 100 veces mayor que el del metal, y se puede detectar el cambio de temperatura de 10-6 ° C;
2) Amplio rango de temperatura de funcionamiento, el dispositivo de temperatura ambiente es adecuado para -55 ° C ~ 315 ° C. Los dispositivos de alta temperatura son adecuados para temperaturas superiores a 315 ° C (actualmente hasta 2000 ° C), y los dispositivos de baja temperatura son adecuados para -273 ° C a 55 ° C;
3) Pequeño en tamaño, capaz de medir la temperatura de huecos, cavidades y vasos sanguíneos en el cuerpo que no pueden ser medidos por otros termómetros;
4) Fácil de usar, el valor de resistencia se puede seleccionar arbitrariamente entre 0.1 y 100kΩ;
5) Fácil de procesar en formas complejas y puede ser producido en masa;
6) Buena estabilidad y fuerte capacidad de sobrecarga.
Debido a las propiedades únicas del termistor semiconductor, puede usarse no solo como un componente de medición (como la medición de temperatura, caudal, nivel de líquido, etc.).
También se puede utilizar como elemento de control (como interruptores térmicos, limitadores de corriente) y componentes de compensación de circuito.
Los termistores se utilizan ampliamente en electrodomésticos, industria energética, comunicaciones, ciencia militar, aeroespacial y otros campos, y las perspectivas de desarrollo son extremadamente amplias.
Termistor PTC
PTC (PosiTIve Temperature Coeff1Cient) es un fenómeno de termistor o material que tiene un fuerte aumento de la resistencia a una temperatura determinada y tiene un coeficiente de temperatura positivo. Se puede utilizar exclusivamente como sensor de temperatura constante. Este material es un cuerpo sinterizado compuesto principalmente por BaTIO3 o SrTIO3 o PbTIO3. Incorporando una pequeña cantidad de óxidos como Nb, Ta, Bi, Sb, Y y La para controlar la valencia y semiconductores, y el material derivado de semiconductores como BaTiO3 a menudo se conoce como cerámica semiconductora; Al mismo tiempo, también se agrega un óxido de Mn, Fe, Cu, Cr que aumenta su coeficiente de resistencia a la temperatura positiva y un aditivo que desempeña otras funciones. El titanato de óxido de titanio o similar y su solución sólida son semiconductores mediante un proceso cerámico general y sinterización a alta temperatura para obtener un material de termistor de acción positiva. El coeficiente de temperatura y la temperatura del punto de Curie varían con la composición y las condiciones de sinterización (especialmente la temperatura de enfriamiento).
El cristal de titanato de bario pertenece a una estructura de perovskita y es un material ferroeléctrico. El titanato de bario puro es un material aislante. Se agrega una cantidad traza de elemento de tierras raras al material de titanato de bario, y después del tratamiento térmico apropiado, la resistividad se incrementa en varios órdenes de magnitud cerca de la temperatura de Curie, y se genera un efecto PTC. Este efecto está relacionado con la ferroelectricidad del cristal BaTiO3 y su transición de fase en el material cerca de la temperatura de Curie. La porcelana semiconductora de titanato de bario es un material policristalino con interfaces intergranulares entre los granos. Cuando la porcelana semiconductora alcanza una cierta temperatura o voltaje, el límite del grano de cristal cambia y la resistencia cambia bruscamente.
El efecto PTC de la porcelana semiconductora de titanato de bario es causado por el límite de grano (límite de grano). Para electrones conductores, la interfaz intergranular es equivalente a una barrera. Cuando la temperatura es baja, la resistencia eléctrica es fácil de cruzar la barrera debido al campo eléctrico en el titanato de bario, y el valor de resistencia es pequeño. Cuando la temperatura aumenta cerca de la temperatura del punto de Curie (es decir, la temperatura crítica), el campo eléctrico interno se destruye y no ayuda a los electrones conductores a cruzar la barrera. Esto es equivalente a un aumento en la barrera y un aumento repentino en el valor de resistencia, lo que resulta en un efecto PTC. El modelo físico del efecto PTC de la porcelana semiconductora de titanato de bario es el modelo de barrera de la superficie de la superficie del mar, el modelo de aniquilación de Daniels et al. y el modelo de barrera superpuesta. Tienen una explicación razonable del efecto PTC desde diferentes aspectos.
Los experimentos han demostrado que las características de temperatura de resistencia de los termistores PTC se pueden aproximar mediante fórmulas experimentales en el rango de temperatura de funcionamiento:
RT = RT0expBp (T-T0)
Donde RT, RT0 representa el valor de resistencia cuando la temperatura es T, T0 y Bp es la constante del material.
El efecto PTC se origina en la naturaleza del límite de grano entre el límite de grano y el límite de grano de la cerámica, y varía significativamente dependiendo del tipo de impureza, concentración, condiciones de sinterización y similares. Recientemente, una resistencia sensible a la temperatura práctica tiene un elemento sensor de temperatura de silicio que utiliza una oblea de silicio, que es un tipo de cuerpo y un termistor PTC de alta precisión. Consiste en silicio de tipo n, y la dispersión de electrones causada por las impurezas aumenta con la temperatura, y aumenta la resistencia.
El termistor PTC apareció en 1950, y luego en 1954, apareció un termistor PTC con titanato de bario como material principal. Los termistores PTC se utilizan en la industria para la medición y el control de la temperatura, así como para la detección y regulación de la temperatura en ciertas partes de automóviles, y también se usan ampliamente en equipos civiles. Por ejemplo, controle la temperatura del agua del calentador de agua instantáneo, la temperatura del aire acondicionado y el almacenamiento en frío, use la calefacción en sí para el análisis de gases y la máquina de velocidad del viento. El siguiente es un ejemplo de la aplicación de calefacción y protección contra sobrecalentamiento para electrodomésticos como calentadores, motores, transformadores y transistores de alta potencia.
El efecto PTC de la porcelana semiconductora de titanato de bario es causado por el límite de grano (límite de grano). Para electrones conductores, la interfaz intergranular es equivalente a una barrera. Cuando la temperatura es baja, la resistencia eléctrica es fácil de cruzar la barrera debido al campo eléctrico en el titanato de bario, y el valor de resistencia es pequeño. Cuando la temperatura aumenta cerca de la temperatura del punto de Curie (es decir, la temperatura crítica), el campo eléctrico interno se destruye y no ayuda a los electrones conductores a cruzar la barrera. Esto es equivalente a un aumento en la barrera y un aumento repentino en el valor de resistencia, lo que resulta en un efecto PTC. El modelo físico del efecto PTC de la porcelana semiconductora de titanato de bario es el modelo de barrera de la superficie de la superficie del mar, el modelo de aniquilación de Daniels et al. y el modelo de barrera superpuesta. Tienen una explicación razonable del efecto PTC desde diferentes aspectos.
Los experimentos han demostrado que las características de temperatura de resistencia de los termistores PTC se pueden aproximar mediante fórmulas experimentales en el rango de temperatura de funcionamiento:
RT = RT0expBp (T-T0)
Donde RT, RT0 representa el valor de resistencia cuando la temperatura es T, T0 y Bp es la constante del material.
El efecto PTC se origina en la naturaleza del límite de grano entre el límite de grano y el límite de grano de la cerámica, y varía significativamente dependiendo del tipo de impureza, concentración, condiciones de sinterización y similares. Recientemente, una resistencia sensible a la temperatura práctica tiene un elemento sensor de temperatura de silicio que utiliza una oblea de silicio, que es un tipo de cuerpo y un termistor PTC de alta precisión. Consiste en silicio de tipo n, y la dispersión de electrones causada por las impurezas aumenta con la temperatura, y aumenta la resistencia.
El termistor PTC apareció en 1950, y luego en 1954, apareció un termistor PTC con titanato de bario como material principal. Los termistores PTC se utilizan en la industria para la medición y el control de la temperatura, así como para la detección y regulación de la temperatura en ciertas partes de automóviles, y también se usan ampliamente en equipos civiles. Por ejemplo, controle la temperatura del agua del calentador de agua instantáneo, la temperatura del aire acondicionado y el almacenamiento en frío, use la calefacción en sí para el análisis de gases y la máquina de velocidad del viento. El siguiente es un ejemplo de la aplicación de calefacción y protección contra sobrecalentamiento para electrodomésticos como calentadores, motores, transformadores y transistores de alta potencia.
