Термосопротивление принцип работы: Термосопротивление Овен ДТС 125Л

Содержание

Термосопротивление Овен ДТС 125Л

Термосопротивление Овен ДТС 125Л

Назначение и принцип работы термосопротивления ДТС 125Л


Термопреобразователи (датчики температуры) ДТС 125 предназначены для непрерывного измерения температуры воздуха в помещении.
Принцип действия термосопротивления основан на свойстве проводника изменять электрическое сопротивление с изменением температуры окружающей среды.
Возможно также их изготовление с параметрами отличными от стандартных по спец. заказу.

Термосопротивления отличаются : конструктивными исполнениями и градуировками 50М ( ТСМ ), 100М ( ТСМ ) , 50П ( ТСП ), 100П ( ТСП ), Pt100 ( ТСП )
ДТС125Л предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (например, пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.
Модели датчиков с резьбовым креплением выпускаются в стандартном исполнении с метрической резьбой. Возможно также их изготовление с трубной резьбой .

Модификации термосопротивления ДТС 125Л

Характеристики термосопротивления ДТС 125


Термосопротивления серии ДТС 125 имею следующие технические характеристики (смотри таблицу)

Преимущества термосопротивления ДТС 125Л


Датчики температуры серии ДТС125Л имеют следующие преимущества:
  • выгодное соотношение цены и качества;
  • высокое качество и выская надежность;
  • длительная заводская гарантия

Модификации и обозначения термосопротивлений серии ДТС125


Используются следующие обозначения.

Купить датчики серии ДТС125 в Ростове, Ростовской области и других городах Юга России по выгодной цене можно в компании «Донские измерительные системы»

Доставка Купить датчиков ДТС125

Мы доставим датчики серии ДТС125 в течении одного — двух дней в города: Таганрог, Новочеркасск, Азов, Шахты, Волгодонск, Сальск, Краснодар, Тихорецк, Тимашевск, Сочи, Новороссийск, Анапа, Туапсе, Геленджик, Ейск, Майкоп, Армавир, Волгоград, Элиста, Астрахань, Ставрополь, Невинномысск, Минеральные Воды, Кисловодск, Пятигорск, Железноводск, Черкесск, Нальчик, Владикавказ, Грозный, Махачкала по выгодной цене.

Пункты доставки датчиков серии ДТС125 транспортной компанией «Деловые линии».

Мы доставим по выгодной цене датчики серии ДТС 125 до следующих пунктов выдачи: г. Таганрог , Чучева, 1 , г. Новочеркасск , Газетная, 21, г. Волгодонск , Прибрежная, 2а, г. Краснодар, А. Покрышкина, 2/4, г. Новороссийск , с. Цемдолина, Промышленная , 1, г. Сочи ,Краснодонская, 64, г. Пятигорск , Кисловодское, 48, г. Ставрополь, Кулакова, 28 б, г. Волгоград, Гумрак, Моторная, 9 а, г. Волжский , 2-й Индустриальный, 4 а, г. Севастополь , Фиолентовское, 1, Симферополь, Урожайная, 1, г. Астрахань, Энергетиков, 5а

Пункты доставки датчиков серии ДТС 125 курьерской компанией «СДЭК»

Мы доставим по выгодной цене датчики серии ДТС125 до следующих пунктов выдачи: г.Таганрог, Петровская, 42, г. Новочеркасск, площадь Левски, 5, г. Волгодонск, Морская, 76, г. Шахты, Советская, 200, г. Краснодар, Текстильная, 9, г. Армавир, Новороссийская, 2/4, г. Новороссийск, пр-т Ленина, 13, г. Сочи, Пластунская, 47 А, г. Георгиевск, Пушкина, 48, г. Ессентуки, Ермолова, 123, г. Кисловодск, Красивая, 30, г. Минеральные воды, 50 лет Октября, 67, г. Пятигорск, Московская, 68А, г. Ставрополь, 45 параллель, 31, г. Майкоп, Ленина, 6, г. Волжский, пр. Ленина 94, г. Махачкала, Буйнакского, 63, г. Хасавюрт, Аксаевское шоссе, 101, г. Нальчик, Темрюка Идарова, 129, г. Алушта, Таврическая, 3, г. Евпатория, Крупской, 60 А, г. Керчь, Советская, 15, г. Севастополь, Очаковцев, 34 А, г. Симферополь, Желябова, 44 А, г. Судак, Ленина, 78 Б, г. Ялта, Московская, 33, г. Владикавказ, Международная, 2, г. Грозный, Кадырова, 157, г. Астрахань, Богдана Хмельницкого, 44

Купить термосопротивление ДТС125 по низкой цене с быстрой доставкой по Ростову и Ростовской области

Покупателям из Ростова на Дону и других городов Ростовской области оборудование может быть доставлено в кратчайшие сроки. Купить измерительное оборудование можно в офисе нашей компании, расположенном в центре Ростова на Дону, в близости от ростовского главпочтамта

Как работает датчик Pt100? | EPIC® SENSORS

Датчик температуры EPIC® SENSORS Pt100

  • Основан на принципе измерения сопротивления
  • Материалом является платина с сопротивлением 100 Ом при температуре 0 °C
  • Платина имеет положительный коэффициент зависимости сопротивления от температуры; с ростом температуры растёт сопротивление
  • Изменение сопротивления от температуры (линейный к-т): 0,39 Ом/1 °C
  • Основным отличием является долговременная стабильность по сравнению с другими методами измерения температуры, за год не хуже, чем 0,2 Ом/0 °C.

Конструкции датчиков Pt100

  • В одном датчике может быть несколько термосопротивлений Pt100: 1, 2 или 3 × Pt-100 (наиболее часто используется 1 × Pt-100).
  • Для разных измерительных цепей датчик может быть произведён в разных вариантах: 2-, 3- or 4-проводное подключение (наиболее точным является 4-проводное).
  • Даже в стандартном варианте наши промышленные датчики Pt100 являются виброустойчивыми, для экстремальных применений возможна усиленная виброустойчивость.

Классы точности Pt100

Стандарт МЭК 60751 определяет классы точности термометров сопротивления Pt100 и соответствующие допуски. Кратко, классы допуска для проволочных резисторов, используемых в датчиках EPIC® SENSORS, следующие:

  • Класс A
    • применим в температурном диапазоне -100 … +450 °C
    • 0 °C = ± 0,15 °C, 100 °C = ± 0,35 °C
    • стандартный датчик EPIC® SENSORS, рекомендуется 4-проводное подключение
  • Класс B
    • применим в температурном диапазоне -196 .
      .. +600 °C
    • 0 °C = ± 0,3 °C, 100 °C = ± 0,8 °C
  • Класс B 1/3 DIN
    • дробное значение, основанное на классе B, неприменимо на всём диапазоне измерений
    • 0 °C = ± 0,3 / 3 °C
  • Класс B 1/10 DIN
    • дробное значение, основанное на классе B, неприменимо на всём диапазоне измерений
    • 0 °C = ± 0,3 / 10 °C

Цвета проводов Pt100

  • Цвета проводов, присоединяемых к термосопротивлению Pt100, определены стандартом EN 60751. Цвета проводов для 2-, 3- and 4-проводного подключения указаны в каждом типе датчиков, также можно кликнуть по изображению ниже.

Изучение устройства и принципа действия датчиков температуры — Лабораторная работа

а — термопара ТПП; б — термопары ТХК и ТХА;1 — рабочий спай; 2 — фарфоровый защитный чехол; 3 — фарфоровая трубка; 4 — металлическая трубка; 5 — термоэлектроды; 6 — фарфоровые бусы; 7 — неподвижный штуцер

Термоэлектроды изолируются обычно одноканальными или двухканальными фарфоровыми трубками и помещаются в защитный чехол. Для соединения термоэлектродов с внешней цепью служит головка термопары, выполненная из электроизоляционного материала.

Для устранения влияния изменения температуры окружающей среды на величину возникающей т.э.д.с. свободные концы термопары термостатируют или применяют специальные компенсирующие устройства.

Соединение термопары с вторичными приборами производится термоэлктродными проводами, изготовленными из таких же материалов что и сама термопара, или из других сплавов, развивающих в пределах до 100

оС т.э.д.с. равную т.э.д.с. термопары.

В качестве вторичных приборов в комплекте с термопарами для измерения температуры используются, как правило, лабораторные или автоматические потенциометры или милливольтметры.

Основные данные серийно выпускаемых термопар приведен в таблице 2 (в скобках указаны верхние пределы измерения при кратковременном режиме измерения).

Таблица 2

Тип

Обозначение и название градуировки

Пределы измерений

т. э.д. при

нижний

верхний

tо=0 оС

t=100oC

ТХК

ХК(хромель-копель)

-50 оС

600

(800) оС

6,95 мВ

ТХА

ХА (хромель-алюмель)

-50 оС

1000

(1300) оC

4,1 мВ

ТПР

ПР-30/6

(платинородий 30%

платина 6%)

+300 оС

1600

(1800) оС

0 мВ

ТПП

ПП-1(платинородий

10%-платина)

-20 оС

1300

(1600) оС

0,643 мВ

Стандартные градуировочные характеристики некоторых термопар приведены в таблице 3.

Таблица 3

t, оС

градуировка

0

20

40

50

60

80

100

200

300

ХК

0

1,31

2,66

3,35

4,05

5,48

6,95

14,66

22,91

ХА

0

0,80

1,61

2,02

2,43

3,26

4,10

8,13

12,21

ПП-1

0

0,112

0,234

0,299

0,368

0,500

0,643

1,436

2,314

Термометры сопротивления — это датчики, принцип действия которых основан на зависимости электрического сопротивления металлов и полупроводников от температуры.

Их широко используют для измерения температур от -200 оС до +700 оС.

Наиболее часто используют термометры сопротивления из меди и платины, а также из полупроводниковых материалов. К материалу металлического термометра сопротивления предъявляются следующие требования:

1. Химическая инертность;

2. Постоянство физических свойств в интервале измеряемых температур;

3. Линейность зависимости сопротивления от температуры;

4. Высокая чувствительность;

5. Достаточно большое значение температурного коэффициента сопротивления

где R100, R0 — сопротивление термометра при t=100 oС и t=0 oС. Статическая характеристика металлических термометров сопротивления может быть записана в виде формулы:

R = Ro[1 + (t — to)],

где  — температурный коэффициент сопротивления, (град)-1; Rо -сопротивление термометра при tо, Ом; R — сопротивление термометра при температуре t, Ом.

Для меди и платины температурный коэффициент сопротивления  и удельная электропроводность соответственно равны:

Cu = 4,2810-3, град-1; Cu = 0,018, Оммм2/м;

Pt =3,910-3, град-1; Pt = 0,1, Оммм2/м.

Основные данные серийно выпускаемых металлических термометров сопротивления приведены в таблице 4.

Таблица 4

Тип термо- метра

обозначчение градуировки

пределы измерений оС

Сопротивление,

Ом

Приме-

чание

нижний

верхний

при 0 оС

при 100 оС

ТСП

гр. 20,10П

0

650

10

13,91

платина

СП

гр.21

-200

500

46

63,99

платина

ТСП

гр.22,100П

-200

500

100

139,1

платина

ТСП

50П

-200

500

50

69,56

платина

ТСМ

гр. 23

-50

180

53

75,58

медь

СМ

гр.24,100М

-50

180

100

142,6

медь

ТСМ

50М

-50

180

50

71,4

медь

Чувствительные элементы металлических термометров сопротивления изготавливают в виде катушек с бифилярной намоткой (провод необходимой длины складывают пополам и свободные концы наматывают параллельно друг другу на катушку). За счет бифилярной намотки устраняется влияние внешних полей, вихревых и индукционных токов.

Градуировочные характеристики некоторых термометров сопротивления приведены в таблице 5.

Таблица 5

t, оС

градуировка

-50

0

20

40

50

60

80

100

50П

39,99

50

53,96

57,9

59,85

61,81

65,69

69,56

гр. 21

36,80

46,0

49,64

53,26

55,06

56,86

60,43

63,99

гр.22,

00П

80,00

100,0

107,91

115,58

119,70

123,60

131,37

39,9

50М

39,24

50

54,28

58,56

60,70

62,84

67,12

71,4

гр. 23

41,71

53,0

57,52

62,03

64,29

66,55

71,06

75,58

р.24,

100М

78,70

100,0

108,52

117,04

121,30

125,56

134,08

142,6

Защитная арматура термометров сопротивления обычно выполняется также, как и в случае промышленных термопар.

Полупроводниковые термометры сопротивления обладают значительно большей чувствительностью, чем металлические.

Серийно выпускаются две группы полупроводниковых терморезисторов:

1. Термисторы — с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления; их сопротивление уменьшается с увеличением температуры в соответствии с уравнением: R = R е t, где t -температура; R -сопротивление термистора при t;  — постоянный коэффициент, характеризующий чувствительность полупроводникового терморезистора.

Термисторы изготавливают из смеси окислов различных металлов. Конструктивно они выполняются в виде стержней, шайб, бусинок, дисков, стеклянных игл. Наибольшее распространение получили термисторы типа КМТ, ММТ, МКМТ.

2. Позисторы — имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Изготавливают их из титаната бария с различными добавками. Их статические характеристики (зависимость сопротивления от температуры) аналитически описать трудно. Наиболее распространены позисторы типа СТ. Положительный температурный коэффициент позисторов в несколько раз больше, чем у термисторов.

Полупроводниковые термосопротивления имеют следующие преимущества по сравнению с металлическими:

1. Высокая чувствительность;

2. Малые габариты;

  1. Малая инерционность;

К числу их недостатков относятся:

1. Плохая воспроизводимость параметров, исключающая их взаимозаменяемость;

2. Сравнительно невысокая максимальная рабочая температура;

3. Нелинейность их статических характеристик. Вид статических характеристик металлических терморезисторов (1), термисторов (2) и позисторов (3) приведен на рис.8.

Рис.8. Статические характеристики термометров сопротивления.

При монтаже термоэлектрических термометров и термосопротивлений предварительно к стенкам трубопровода, резервуаров, смесителей и другого технологического оборудования приваривают патрубки или бобышки. К ним при помощи штуцеров на защитной арматуре монтируют термометры. Места установки патрубков, штуцеров изолируют, если трубопровод или другое о оборудование изолированы.

Для промышленного оборудования с внутренним расположением мешалок целесообразно использовать термометры поверхностного типа.

Термометр устанавливают перпендикулярно потоку или под углом к нему, концом против направления движения потока. Термометр в трубопроводе необходимо монтировать так, чтобы рабочий спай или чувствительный элемент (практически конец защитной арматуры) находился на оси потока. При установке в емкостях, воздуховодах газоводах, больших камерах технологического оборудования выступающая часть термоэлектрических термометров должна составлять от 20 до 50 мм.

Сопротивление электрической изоляции между защитной арматурой термометров и его токоведущей частью (термоэлектродами, компенсационными и соединительными проводами) не должно быть меньше 20 МОм.

Важно правильно выбрать материал защитной трубки, непосредственно находящейся в измеряемой среде. Материал должен быть коррозийно стойким, не влиять на качество готовых изделий (вкус, цвет, запах, срок хранения и т.п.).

Техническое обслуживание термоэлектрических термометров и термосопротивлений заключается в периодической, согласно графику профилактических работ, поверке герметичности в месте установки. Термометры осматривают каждую смену. При этом следят, чтобы крышки на головках были плотно закрыты, а под крышками были прокладки. Асбестовый шнур для уплотнения выводов проводов должен быть плотно поджат штуцером. В местах возможной течи продукта следует предотвращать его попадание на защитную арматуру и головки термоэлектрических термометров.

В зимнее время нельзя допускать образование ледяных наростов на защитной арматуре и отходящих проводах, так как они могут привести к повреждению термометров, а также к обрыву электрической проводки. Не реже одного раза в месяц осматривают и чистят электрические контакты в головках термометров. Необходимо также проводить периодическую поверку термоэлектрических термометров согласно графикам и градуировочным таблицам: в месте установки при помощи переносных контрольных приборов или в лаборатории КИП. Поверка термоэлектрических термометров регламентируется ГОСТ 14894-69 и ГОСТ 8.338-78.

Описание лабораторной установки

Схема лабораторной установки приведена на рис.9. Лабораторная установка включает в себя жидкостной термостат 1, в котором установлены контрольный ртутный термометр расширения 2 типа ТЛ-4, электроконтактный термометр 3 типа ТПК, хромель-копелиевая термопара 4 типа ТХК, медный термометр сопротивления 5 типа ТСМ, полупроводниковый термистор 6 и манометрический термометр 7 типа ТПГ-СК.

Для измерения сигналов датчиков используется лабораторный потенциометр ПП-63 и измерительный мост МО-62. Температура жидкости в термостате задается электромагнитным термометром ТПК и контролируется по стеклянному термометру расширения ТЛ-4.

Рис.9 Схема лабораторной установки

Порядок выполнения работы.

1. Изучить устройство лабораторной установки и порядок выполнения работы с термостатом и приборами ПП-63 и МО-62.

2. Включить питание приборов ПП-63, МО-62 и мешалку термостата (нагреватель термостата пока не включать).

3. Измерить потенциометром ПП-63 термо-э.д.с. термопары ТХК, а затем мостом МО-62 измерить поочередно сопротивления полупроводникового термистора и медного термосопротивления ТСМ. Полученные результаты измерения, а также показания манометрического термометра ТПГ-СК и контрольного термометра ТЛ-4 занести в столбцы 1, 2, 5-7 таблицы 6.

Таблица 6

ТЛ-4

ТХК

ТСМ

Термистор

Температура свободных концов термопары

t,

oC

Eизм,

мВ

Епопр,

мВ

Е,

мВ

Rтсм,

Ом

Rп/п,

Ом

t`,

oC

4. Включить регулирующий нагреватель термостата и с помощью электроконтактного термометра ТПК задать температуру жидкости в термостате на 5-10 oC выше предыдущей.

5. Подождать 5-6 минут (чтобы все датчики температуры прогрелись до новой температуры) и 6-8 раз повторить пункты 3,4,5.

6. После окончания эксперимента отключить лабораторную установку.

7. Определить поправку на температуру свободных концов термопары (см.табл.3) и рассчитать значение сигнала термопары Е = Eизмпопр с учетом этой поправки. Результаты занести в столбцы 3,4 таблицы 8.

  1. По данным столбцов 1,2,4-7 построить графики статических характеристик ТХК, ТСП, ТПГ-СК и термистора.

Содержание отчета

  1. Таблицы 4,6, 7.

  2. Схема экспериментальной установки.

  3. Экспериментальные статические характеристики термопары ТХК (зависимость E(t)), термометра сопротивления ТСМ и термистора (зависимости RТСМ(t) и Rп/п(t))

Контрольные вопросы

1. Какие виды датчиков температуры изучаются в данной лабораторной работе?

2. Принцип действия и устройство жидкостных термометров расширения.

3. Принцип действия и устройство манометрических термометров.

4. Сравнительные характеристики газовых, жидкостных и парожидкостных манометрических термометров.

5. Принцип действия и устройство термопар.

6. От чего зависит сигнал термопары?

7. Как вводится поправка на температуру свободных концов термопары?

8. Какие градуировки термопар вы знаете?

9. Какие материалы используют для изготовления термопар?

10. Как устроены технические термопары?

11. Принцип действия термометров сопротивления.

12. Какие виды термометров сопротивления вы знаете?

13. Какие требования предъявляются к материалам, из которых изготавливают термометры сопротивления?

14.Какие градуировки металлических термометров сопротивления вы знаете? Чем градуировки отличаются друг от друга?

15. Как устроены технические термометры сопротивления?

16.Какие виды полупроводниковых термометров сопротивления вы знаете?

17.Чем отличаются друг от друга термисторы и позисторы?

18.Дайте сравнительную характеристику металлических и полупроводниковых термосопротивлений.

19.Поясните принцип действия и устройство биметаллических и дилатометрических термометров.

20.Поясните принцип действия и устройство полупроводниковых термосопротивлений.

21.Пояснить устройство лабораторной установки и порядок выполнения работы.

22.Как монтируют стеклянные, биметаллические, дилатометрические, манометрические и термоэлектрические термометры и термосопротивления на технологическом оборудовании и трубопроводах?

23.Как производят поверку термометров?

24.Как можно устранить некоторые дефекты стеклянных и других термометров?

Основы термического сопротивления | Celsia

Сегодняшний гостевой блог об основах термического сопротивления ведет доктор Джеймс Стивенс, профессор машиностроения из Университета Колорадо. Доктор Стивенс специализируется на численном и аналитическом анализе теплопередачи, охватывающем как установившиеся, так и переходные ситуации, с приложениями к тепловой истории, тепловому отклику, электронному охлаждению, температурным профилям, тепловому расчету и определению скорости теплового потока.

Аналогия теплового сопротивления

Термическое сопротивление — это удобный способ анализа некоторых проблем теплопередачи с использованием электрической аналогии, чтобы упростить визуализацию и анализ сложных систем. Он основан на аналогии с законом Ома:

В законе Ома для электричества «V» — это напряжение, возбуждающее ток величиной «I». Сила тока, протекающего при заданном напряжении, пропорциональна сопротивлению (R elec ). Для электрического проводника сопротивление зависит от свойств материала (например, медь имеет более низкое сопротивление, чем древесина) и физической конфигурации (толстые короткие провода имеют меньшее сопротивление, чем длинные тонкие провода).

Для одномерных стационарных задач теплопередачи без внутреннего тепловыделения тепловой поток пропорционален разнице температур в соответствии с этим уравнением:

где Q — тепловой поток, k — свойство материала теплопроводность, A — площадь, перпендикулярная потоку тепла, Δx — расстояние, на котором течет тепло, а ΔT — разность температур, управляющая тепловым потоком.

Если мы проведем аналогию, сказав, что электрический ток течет подобно теплу, и заявив, что напряжение управляет электрическим током, как разница температур управляет тепловым потоком, мы можем записать уравнение теплового потока в форме, аналогичной закону Ома:

где R th — это тепловое сопротивление, определяемое как: Как и в случае с электрическим сопротивлением, тепловое сопротивление будет выше для небольшой площади поперечного сечения теплового потока (A) или на большом расстоянии (Δx).

Обоснование

Итак, зачем все это беспокоиться? Ответ заключается в том, что термическое сопротивление позволяет нам решать несколько сложные проблемы относительно простыми способами. Мы поговорим о различных способах его использования, но сначала рассмотрим простой случай, чтобы проиллюстрировать преимущества.

Предположим, что мы хотим рассчитать тепловой поток через стену, состоящую из трех разных материалов, и нам известны поверхностные температуры на каждой внешней поверхности, T A и T B , а также свойства и геометрия материала.

Мы, , могли бы написать уравнение проводимости для каждого материала:

Теперь у нас есть три уравнения и три неизвестных: T 1 , T 2 и Q. не было бы слишком много работы, чтобы алгебраически решить для этих трех неизвестных, однако, если мы воспользуемся аналогией термического сопротивления, нам даже не придется проделывать столько работы:

, где

, и мы можем решить для Q в Единственный шаг.

Объединение тепловых сопротивлений

Этот простой пример показывает, как последовательно объединить несколько тепловых сопротивлений, что имеет ту же структуру, что и в электрическом аналоге:

Так же, как электрические сопротивления, тепловые сопротивления также могут быть объединены параллельно или в обоих последовательностях и параллельно:

Beyond Conduction

До сих пор мы говорили о тепловом сопротивлении, связанном с проводимостью через плоскую стенку. Для стационарных одномерных задач другие уравнения теплопередачи могут быть сформулированы в формате термического сопротивления. Например, рассмотрим закон охлаждения Ньютона для конвективной теплопередачи:

где Q — тепловой поток, h — коэффициент конвективной теплопередачи, A — площадь, на которой происходит теплопередача, T s — температура поверхности, на которой конвекция имеет место, а T inf — это температура жидкости в набегающем потоке. Как и в случае с теплопроводностью, существует разница температур, приводящая в движение тепловой поток.В этом случае тепловое сопротивление будет:

Аналогично, для теплопередачи от серого тела:

где Q — тепловой поток, ε — коэффициент излучения поверхности, σ — постоянная Стефана-Больцмана, T s — это температура поверхности излучающей поверхности, а T surr — температура окружающей среды. Факторизуя выражение для температуры, можно записать тепловое сопротивление:

Преимущество: Простая установка задачи

Формулировки термического сопротивления могут сделать решение довольно сложной задачи довольно простым в установке. Представьте, например, что мы пытаемся рассчитать тепловой поток от потока жидкости с известной температурой через композитную стенку к воздушному потоку с конвекцией и излучением, происходящим со стороны воздуха. Если свойства материала, коэффициенты теплопередачи и геометрия известны, то состав уравнения очевиден:

. температура поверхности внутри него, но установка проста и понятна.

Преимущество: Problem Insight

Формулировка термического сопротивления имеет дополнительное преимущество, так как ясно дает понять, какие части модели контролируют теплопередачу, а какие — неважны или, возможно, даже пренебрежимо малы. В качестве конкретной иллюстрации предположим, что в последнем примере тепловое сопротивление на стороне жидкости составляло 20 К / Вт, что первый слой в композитной стене был пластиком толщиной 1 мм с тепловым сопротивлением 40 К / Вт, что второй слой состоял из стали толщиной 2 мм с термическим сопротивлением 0. 5 К / Вт, и что тепловое сопротивление конвекции воздуха составляло 200 К / Вт, а тепловое сопротивление излучению в окружающую среду было 2500 К / Вт, исходящему от поверхности с излучательной способностью 0,5.

Мы можем многое понять в проблеме, просто учитывая тепловое сопротивление. Например, поскольку сопротивление излучения параллельно гораздо меньшему сопротивлению конвекции, оно будет иметь небольшое влияние на общее тепловое сопротивление. Увеличение коэффициента излучения стены до единицы улучшило бы общее тепловое сопротивление только на 5%.Или полное игнорирование излучения приведет к ошибке всего в 6%. Точно так же термическое сопротивление стали является последовательным и крошечным по сравнению с другими сопротивлениями в системе, поэтому независимо от того, что сделано с металлическим слоем, это не окажет большого влияния. Например, переход со стали на чистую медь улучшит общее термическое сопротивление только на 0,2%. Наконец, очевидно, что тепловое сопротивление регулируется конвекцией со стороны воздуха. Если бы можно было удвоить коэффициент конвекции (скажем, увеличив скорость воздуха), только этот шаг уменьшил бы общее тепловое сопротивление на 36%.

Проводимость за пределами плоской стены

Тепловое сопротивление также можно использовать для других геометрий проводимости, если они могут быть проанализированы как одномерные. Тепловое сопротивление теплопроводности в цилиндрической геометрии составляет:

, где L — осевое расстояние вдоль цилиндра, а r 1 и r 2 такие, как показано на рисунке.

Термическое сопротивление для сферической геометрии составляет:

с r 1 и r 2 , как показано на рисунке.

Заключение

Термическое сопротивление — это мощный и полезный инструмент для анализа проблем, которые могут быть аппроксимированы как одномерные, стационарные, и которые не имеют источников тепловыделения.


Пожалуйста, свяжитесь с Celsia для решения следующей задачи по тепловому расчету. Мы специализируемся на разработке и производстве теплоотводов с использованием жидкостных двухфазных устройств: тепловых трубок и паровых камер.

Общие сведения о термическом сопротивлении — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 3

Введение

При работе с маломощными устройствами регулирование температуры не представляет особой проблемы.Как только вы начнете добавлять моторы, светодиодные ленты и потребление в проекте возрастет, детали могут начать нагреваться. Если вы не справитесь с нагревом, детали могут перегреться, что сократит срок службы компонента. В этом руководстве мы расскажем, что такое тепловое сопротивление, как оно используется для управления температурным режимом и как продлить срок службы вашего проекта.

Рекомендуемая литература

Если вы не знакомы со следующими концепциями, мы рекомендуем ознакомиться с этими руководствами, прежде чем продолжить.

Как пользоваться мультиметром

Изучите основы использования мультиметра для измерения целостности цепи, напряжения, сопротивления и тока.

Термическое сопротивление

Чтобы понять, как потери мощности влияют на выделяемое тепло, сначала необходимо понять термическое сопротивление (R θ ). Подобно тому, как электрическое сопротивление сопротивляется потоку тока в Омах, тепловое сопротивление сопротивляется потоку тепла в Кельвинах на ватт или в градусах Цельсия на ватт.Мы можем использовать термическое сопротивление, чтобы оценить, насколько нагревается конкретная деталь при различных нагрузках, в зависимости от того, насколько легко тепло может передаваться из одного места в другое. В электронике тепло начинается с источника, такого как переход полупроводников, и распространяется, чтобы в конечном итоге рассеиваться в окружающий воздух.

Если соединение полупроводника превысит максимальную температуру, он сломается и выпустит весь магический дым. Чтобы убедиться, что мы этого не делаем, нам нужно посмотреть, насколько эффективно устройство может использовать энергию…..

Закон Ома и тепловое сопротивление

Мы можем использовать закон Ома для расчета температур от радиатора до перехода, и везде между ними, используя закон Ома. Как упоминалось ранее, электрическое сопротивление очень похоже на тепловое сопротивление. Мы можем использовать закон Ома, который гласит, что V = I * R, и заменить напряжение на температуру (T) и ток на мощность (P), что дает нам:

Эквивалентная тепловая схема показана ниже, где:

  • T_Junction (T J ): температура перехода
  • R θJC : Термическое сопротивление перехода к корпусу
  • T_Case (T C ): температура перехода
  • R θCH : Тепловое сопротивление корпуса радиатора
  • T_Heatsink (T H ): температура радиатора
  • R θHA : Тепловое сопротивление радиатора к окружающему воздуху
  • T_Ambient (T A ): температура окружающего воздуха

Чтобы лучше понять, как используется термическое сопротивление, давайте рассмотрим следующий пример:

  • Рассеиваемая мощность: 2 Вт
  • R θJC = 4 ° C / Вт
  • R θCH = 0. 5 ° C / Вт
  • R θHA = 6 ° C / Вт
  • T A = 25 ° C

Начиная с теплового эквивалента закона Ома:

Мы хотим найти рост температуры перехода, поэтому T становится T J . Наша рассеиваемая мощность P составляет 2 Вт. И наши тепловые сопротивления включены последовательно, поэтому, как и резисторы, включенные последовательно в цепи, мы можем сложить значения вместе:

Температура перехода на 20,5 ° C выше температуры окружающей среды (в данном случае 25 ° C), что означает, что абсолютная температура равна 20.5 ° C + 25 ° C, что составит 45,5 ° C.

Где найти значения термического сопротивления? Для таких деталей, как регуляторы напряжения, диоды, транзисторы и другие полупроводники, в техническом описании будет раздел для тепловой информации, в основном переход к воздуху (R θJA ), если какой-либо тип радиатора не использовался, или переход к корпусу (R θJC ), если будет использоваться радиатор, который будет иметь собственное тепловое сопротивление и рассматривается в следующем разделе. Типичные данные теплового сопротивления будут выглядеть примерно так, как на изображении ниже.

Как отводить тепло

Радиатор с металлическими ребрами

Некоторые радиаторы всех форм и размеров с единственной целью: передавать тепло воздуху. Назначение каждого ребра на радиаторе состоит в том, чтобы создать как можно большую площадь поверхности для взаимодействия воздуха и отвода тепла от радиатора, что помогает отводить тепло от перехода полупроводника. Тепловое сопротивление радиатора может быть немного сложным, потому что радиатор с металлическими ребрами работает с разной скоростью в зависимости от количества воздуха, проходящего мимо ребер.В типичном техническом описании радиатора указаны не только размеры детали, но и тепловые характеристики, которые выглядят следующим образом:

Стрелки на каждой линии графика соответствуют оси, которую они представляют. Например, красная подсветка показывает, что на открытом воздухе (то есть без вентилятора) рассеивание 10 Вт мощности приведет к повышению температуры радиатора примерно на 78 ° C по сравнению с температурой окружающей среды. Если бы вместо этого у вас было около 400 футов / мин воздуха, протекающего по ребрам радиатора, зеленая линия показывает, что теплоотвод будет иметь тепловое сопротивление около 1.На 8 ° C / Вт, или на 18 ° C выше температуры окружающей среды, рассеивая те же 10 Вт мощности.

Vias

Если вам нужно добавить радиатор в конструкцию, например, в импульсных источниках питания, где важно, чтобы компоненты располагались как можно ближе к ИС, переходные отверстия могут не только передавать сигналы с одной стороны печатной платы на другую, но и тоже может передавать тепло!

Если вы не хотите заниматься математикой, набор инструментов для печатных плат от Saturn PCB Design Inc содержит множество отличных инструментов для решения тонны уравнений, которые может использовать инженер-электрик.Одна из вкладок, в частности, предназначена для свойств переходов:

Изображение любезно предоставлено SaturnPCB

Чтобы получить тепловое сопротивление переходных отверстий, я ввел в поля, выделенные красным, свойства печатной платы, которая у меня есть. Установка слоя на 2 слоя и диаметр сквозного отверстия должны быть единственной настройкой, которую вам может потребоваться изменить. Толщина покрытия переходного отверстия и высота переходного отверстия являются стандартными для большинства печатных плат. После нажатия кнопки «Решить» в синем поле в правом нижнем углу я получил тепловое сопротивление, равное 179.3 ° C / Вт на переходное отверстие. С 10 переходными отверстиями тепловое сопротивление переходных отверстий снижается до 17,9 ° C / Вт. Если бы вы собирались рассчитать температуру перехода сейчас, вы бы добавили еще одно тепловое сопротивление последовательно для переходных отверстий, которое было бы добавлено к другим тепловым сопротивлениям при выполнении расчета.

Радиатор для печатной платы

Когда дело доходит до передачи тепла в печатной плате, математика может довольно быстро усложниться, что является одной из причин, почему для измерения теплового сопротивления использование инструмента от Saturn PCB является более простым способом. Еще сложнее использовать плату в качестве радиатора. Существует тепловое сопротивление не только меди, которое зависит от площади поверхности, но и паяльной маски, материала подложки, который также передает тепло окружающим изолированным медным плоскостям. Подробное объяснение можно найти в этом отчете по применению от Texas Instruments. Чтобы упростить усвоение информации, Пол Брайсон написал отличную запись в блоге на эту тему и дает несколько замечательных советов и выводов, которые можно найти здесь.

Для ориентировочного руководства вы можете использовать график из сообщения Пола Брайсона ниже:

Изображение любезно предоставлено Полом Брайсоном из Brysonics.ком

Пример: линейный регулятор PTH

Давайте посмотрим, насколько хорошо расчеты термического сопротивления работают в реальных условиях. Для этих примеров я собираюсь использовать два разных типа регуляторов напряжения, линейный регулятор, в частности LM7805, а также преобразователь постоянного тока в постоянный. Мы увидим, насколько хорошо они соответствуют цифрам, которые мы получаем из таблиц данных.

Линейный регулятор

Имея недорогой стабилизатор напряжения с низким уровнем шума, как вы можете ошибиться? Линейные регуляторы — отличный выбор для многих приложений, но их эффективность не всегда оправдана.Базовую конструкцию линейного регулятора можно увидеть ниже:

Изображение любезно предоставлено EE Times

Чтобы определить, насколько нагревается линейный регулятор, давайте начнем с понимания, что входная мощность должна равняться выходной мощности. В идеале система должна быть на 100% эффективна, но в реальном мире будут некоторые потери, и эта потеря мощности будет рассеиваться в виде тепла (P D ). Это можно выразить следующей формулой:

Это означает, что рассеиваемая мощность может быть выражена как:

В электронике мощность может быть выражена как произведение напряжения и тока.Это означает, что мы можем переписать первое уравнение как:

У линейных регуляторов входной и выходной ток одинаковы, поэтому мы можем упростить уравнение до следующего:

Теперь нам нужно посмотреть на тепловые характеристики линейного регулятора. LM7805 имеет следующие термические сопротивления для используемого корпуса TO-220:

Без радиатора (R

θJA )

В этом первом примере мы увидим, насколько сильно нагревается линейный стабилизатор при нагрузке всего 200 мА.LM7805 имеет выходное напряжение 5 В, а входное напряжение будет около 12 В. Подставив эти числа в наше уравнение потерь мощности сверху, мы получим:

Чтобы определить, насколько горячим он будет без радиатора, нам нужно использовать тепловое сопротивление перехода к воздуху, которое составляет 50 ° C / Вт. Используя формулу из раздела термического сопротивления и предполагая, что температура окружающего воздуха составляет 23 ° C, мы можем вычислить температуру перехода и получить:

Чтобы увидеть, как это соотносится с реальным миром, я измерил входное напряжение, равное 12.1 В, а выходное напряжение под нагрузкой — 4,90 В. Я использовал фиктивную нагрузку постоянного тока, установленную на 200 мА, подключенную к выходу. Рассматривая измеренные значения, рассеиваемая мощность составляет:

.

Ожидаемая температура перехода должна быть:

Как показано на тепловом изображении выше, после включения нагрузки и нагрева регулятора температура установилась на уровне около 98 ° C. Довольно близко, но это хороший пример того, почему важно добавлять поля к числам. Из-за отсутствия точности источник питания был немного выше, чем мы рассчитали, а под нагрузкой регулятор имеет допуск выходного напряжения 4%, что может позволить выходному напряжению упасть до 4.8V и все еще в спец.

с радиатором (с использованием R

θJC )

Теперь, с добавлением радиатора, вместо использования теплового сопротивления перехода к воздуху, нам нужно использовать значение для перехода к корпусу, которое составляет около 5 ° C / Вт. Если посмотреть на техпаспорт радиатора, который я использую, мощность ~ 1,4 Вт на открытом воздухе приведет к повышению температуры на 25 ° C:

Поскольку радиатор обеспечивает повышение температуры вместо теплового сопротивления, нам нужно сначала рассчитать повышение температуры перехода, используя тепловое сопротивление от перехода к радиатору, а затем добавить повышение температуры от радиатора и температуру окружающего воздуха, чтобы получить температура перехода. Использование термопаста снижает тепловое сопротивление от корпуса к радиатору (~ 0,25 ° C / Вт), без него мы предположим, что тепловое сопротивление составляет около 1 ° C / Вт. Таким образом, уравнение температуры перехода принимает следующий вид:

Фактические напряжения были такими же, как и без радиатора: Vin = 12,10 В, Vout = 4,90 В, Iout = 200 мА. Это привело к тому, что фактически потребовалось рассеять те же 1,44 Вт мощности, что только увеличило расчетную температуру перехода до 56,64 ° C. После включения питания и включения нагрузки я подождал, пока температура не достигнет установившегося состояния, и измерил температуру регулятора, которая составила около 54 ° C.

На этот раз температура была ниже, чем мы рассчитывали. Скорее всего, ошибка возникла из-за повышения температуры неподвижного воздуха для радиатора, вместо 25 ° C она могла быть ближе к 23 ° C. В последнем примере мы будем использовать регулятор для поверхностного монтажа и попытаемся оценить, насколько нагревается регулятор, используя печатную плату в качестве радиатора.

Пример: преобразователь постоянного тока в постоянный SMD

Мы используем плату Buck-Boost, в которой используется преобразователь постоянного тока в постоянный TPS63070.Размер платы составляет 1,25×1,25 дюйма, используется медь весом 1 унция. Также следует отметить, что регулятор находится в центре платы и на 95% состоит из сплошной меди. Из-за размера я сделаю некоторые предположения, используя общую площадь платы для теплового сопротивления и все 41 переходное отверстие для теплового сопротивления переходного отверстия.

Для начала нам нужно выяснить, сколько мощности нам нужно рассеять. В преобразователе постоянного тока в постоянный входной ток не равен выходному току, поэтому мы не можем использовать ту же формулу, что и для линейного регулятора.Вместо этого мы можем оценить, используя график эффективности из таблицы:

График КПД отображает КПД как функцию выходного тока, который различается в зависимости от входного и выходного напряжений. Для этого теста мы будем использовать те же значения ранее, имея входное напряжение 12 В и выходное напряжение 5 В. На этот раз мы увеличим ток нагрузки до 1.0A. Используя приведенный выше график эффективности 5 В, эффективность должна составлять около 93%, что сделает наши потери мощности 7% от выходной мощности.2. Основываясь на площади поверхности понижающей и повышающей платы, я могу оценить тепловое сопротивление печатной платы примерно 65 ° C / Вт.

В технических характеристиках TPS63070 указаны следующие тепловые характеристики:

Щелкните изображение для более детального просмотра.

Термическое сопротивление перехода к корпусу неприменимо, однако тепловое сопротивление перехода к плате составляет около 13 ° C / Вт. Используя значения термического сопротивления, мы можем подставить это в уравнение температуры перехода:

Как и раньше, я включил фиктивную нагрузку и дал плате нагреться до тех пор, пока температура не перестанет расти. Как показано ниже, я записал температуру около 54 ° C.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Вы можете произвести те же расчеты для различных силовых частей. Например, вы можете посмотреть сопротивление между стоком и истоком МОП-транзистора, чтобы увидеть, насколько он может нагреться при различных токах. Или, если у вас есть диод для защиты от обратного тока, вы можете использовать прямое падение напряжения и тока. Все эти компоненты будут выделять некоторое количество тепла, но теперь вы можете предположить его количество.

Хотите использовать свой новый найденный набор навыков? Попробуйте эти замечательные уроки!

Руководство по подключению с переменной нагрузкой — Редакция

Из этого туториала Вы узнаете, как собрать и использовать доску переменной нагрузки SparkFun. Его можно использовать для проверки стабильности источника питания при различных нагрузках, срока службы батареи, защитных отключений и других элементов конструкции тестируемых источников питания.

Магнитная левитация

Из этого туториала Вы узнаете, как построить цепь магнитной левитации, используя общие детали.

Разница между тепловым сопротивлением и термопарой

Термопары и RTD являются наиболее часто используемыми датчиками температуры. В этой статье сравниваются и анализируются различия между термопарами и RTD с точки зрения их принципа работы, структуры, классификации и областей применения, а также кратко описываются области применения термопар и RTD. .
Температура является важным тепловым параметром в промышленном производстве, таком как металлургия и химическая промышленность.Он играет важную роль в производственном контроле. Для эффективного и точного измерения температуры необходимо выбирать датчик температуры в соответствии с характеристиками и требованиями точки измерения температуры. Хотя термопары и терморезисторы имеют задержку при измерении температуры, они просты, надежны и обладают высокой точностью измерения. Они широко используются в промышленном производстве. Правильный выбор требует их детального понимания.
1.Разница между принципом работы и конструкцией
Разница между 1 принципом работы
Термопара изготовлена ​​из двух разных проводников или полупроводниковых материалов, сваренных или прикрепленных шарниром к горячим и свободным концам. Горячий конец вставляется в устройство, которое требует измерения температуры, а холодный конец помещается вне устройства, если оба конца расположены. Различные температуры будут генерировать термоэлектрический потенциал в цепи термопары. Поскольку термоэлектрический потенциал является функцией измеренной температуры, значение электродвижущей силы можно преобразовать в значение температуры.
Термическое сопротивление основано на том, что сопротивление проводника изменяется с температурой и преобразует изменение сопротивления в электрический сигнал для измерения температуры.
2 Различия в структуре
Обычные термопары обычно состоят из горячего электрода, изоляционного материала, гильзы гальванической защиты, распределительной коробки и т. п. В термопарах в качестве изоляционного материала обычно используются перфорированные высокотемпературные керамические трубки, а горячие электроды вытягиваются из отверстий термостойких керамических трубок.Материал защитной гильзы должен иметь коррозионную стойкость, высокую термостойкость, высокую механическую прочность, хорошую воздухонепроницаемость, высокую теплопроводность, например, металл, неметалл и металлокерамика. Чаще всего используется защитная гильза из нержавеющей стали 1Х18Н9Ти. Условия эксплуатации ниже 900 ° C.
Основная часть теплового сопротивления — это корпус резистора, а также изолирующие гильзы, защитные гильзы, распределительные коробки и другие компоненты. Проволока сопротивления наматывается на изолирующий каркас из кварца, керамики или пластика, а защитная гильза надевается на термостойкость.Проволока и гильза заполнены теплопроводным материалом.
2. Классификация и характеристики термопар
Стандартная термопара относится к соотношению между термоэлектрическим термоэлектрическим потенциалом и температурой, указанным в национальном стандарте. Имеется единая стандартная таблица индексов, допускающая термопары с определенными погрешностями.
Нестандартные термопары обычно не имеют единой таблицы индексации. Они в основном используются для измерения некоторых особых случаев.Диапазон использования и величина меньше, чем у стандартных термопар. Термопары, из которых состоят термопары, должны быть прочно сварены друг с другом. Между ними должна быть лучшая изоляция, чтобы предотвратить короткое замыкание; соединение между компенсационным проводом и свободным концом термопары должно быть прочным и надежным, а защитная гильза должна обеспечивать полную изоляцию теплового электрода от внешней среды для обеспечения надежной и стабильной работы термопары.
3, классификация термического сопротивления и характеристики
1 Согласно термическое сопротивление классификация композиционной структуры
Обычное тепловое сопротивление: в соответствии с принципом измерения температурного теплового сопротивления, измеренное изменение температуры напрямую отражается изменением значения сопротивления. Следовательно, изменение сопротивления различных проводов, вызванное термическим сопротивлением, отрицательно повлияет на измерение температуры.. Необходимо устранить влияние сопротивления проводов, обычно термического сопротивления, с помощью трех- или четырехпроводной компенсации.
Армированная термостойкость: подобно бронированным термопарам, она также состоит из термочувствительных элементов, выводов, изоляционных материалов и втулок из нержавеющей стали. Внешний диаметр обычно составляет от 2 до 8 мм, что меньше, чем у обычного типа. Простота установки, ударопрочность, гибкость и длительный срок службы.
Торцевое термическое сопротивление: термочувствительный элемент торцевого термического сопротивления намотан специально обработанным проводом сопротивления и плотно прилегает к торцу термометра.По сравнению с общим термическим сопротивлением, он может быстрее и точнее отражать фактическую температуру испытуемой торцевой поверхности и подходит для измерения температуры торцевой поверхности, такой как втулка подшипника.
Взрывозащищенный терморезистор: Распределительная коробка взрывозащищенного терморезистора имеет особую конструкцию. Он может контролировать взрыв и вспышку огня, вызванную искрами или дугой в распределительной коробке, чтобы обеспечить открытое пламя на производственной площадке. Взрывозащищенный терморезистор предназначен для содержания легковоспламеняющихся, взрывоопасных и других химических газов и паров.
2 Согласно классификации материалов по термостойкости
Сопротивление платины: платина имеет большое удельное сопротивление, и зависимость между сопротивлением и температурой нелинейна. Платиновое сопротивление обеспечивает широкий диапазон измерения температуры, высокую точность измерения, легкую очистку материалов и хорошую воспроизводимость; его физические и химические свойства очень стабильны. Промышленные классы сопротивления платины — Pt100 и Pt10. Pt10 изготовлен из крупнозернистой платиновой проволоки и подходит для измерения температур выше 600 ° C.При 0 ° C значение сопротивления Ptl00 составляет 100 Ом, а значение сопротивления Ptl0 при 0 ° C составляет 10 Ом, поэтому Pt100 также чаще используется; Диапазон измерения температуры сопротивления платины обычно составляет от -200 ° C до 850 ° C. Между температурами выше 550 ° C подходят только для использования в окислительной атмосфере. Вакуум и восстановительная атмосфера приведут к быстрому изменению значения сопротивления.
Сопротивление меди: значение сопротивления меди почти линейно зависит от температуры.Медный резистивный материал легко очищается, цена невысока, удельное сопротивление составляет всего 1/2 от платины, объем большой, а тепловая характеристика медленная. Медь легко окисляется при температурах, превышающих 250 ° C, поэтому промышленные медные терморезисторы обычно работают в диапазоне температур от -40 ° C до 120 ° C.
Полупроводниковые термисторы: подходят для случаев с низкими температурными требованиями, обычно используются в диапазоне низких температур от -50 до 350 ° C, в промышленно развитых странах используются полупроводниковые датчики температуры, состоящие из большого количества датчиков температуры, используемых в различных измерениях температуры и Температурная компенсация и требовательный температурный контроль, например, в бытовых приборах и автомобилях.
4, фактическое применение разницы
Термопара — это компонент, в котором термоэлектродвижущая сила (напряжение) изменяется в зависимости от температуры. Терморезистор — это компонент, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Термопары обычно используются в высокотемпературной среде, а термические сопротивления обычно используются в низкотемпературной среде. Если измеренная разница температур превышает 500 ° C, сопротивление RTD будет очень большим, что напрямую повлияет на результаты измерения температуры, даже если результаты измерения не могут быть отображены.Термопара измеряется по изменению термоэлектродвижущей силы (напряжения) при изменении температуры. Чем выше измеренная температура, тем интенсивнее движение электронов в атоме и тем чувствительнее отклик потенциала. Во-вторых, термопаре нужно компенсировать провод. Тепловое сопротивление не требует компенсации провода. Цена теплового сопротивления также ниже, чем у термопары.
Все китайские термопары и терморезисторы производятся в соответствии с международными стандартами IEC и имеют семь видов стандартизированных термопар S, B, E, K, R, J, T.
Температура является очень важным показателем контроля основного параметра в промышленном производстве. Основная задача измерения температуры — это определение температуры в различных тепловыделениях. Разумный выбор существенной разницы между термопарой и термическим сопротивлением позволяет производственному персоналу вовремя разобраться в оборудовании. Рабочий статус, обеспечивающий безопасность, стабильность и экономичность оборудования.

Принципы термических испытаний полупроводников — Analysis Tech

Принципы термических испытаний полупроводников

Следующее обсуждение представляет собой краткое введение в технические основы тепловых испытаний полупроводниковых устройств с использованием электрического метода измерения температуры перехода.Для более подробного изучения этих тем загрузите документ под названием «Основы измерения теплового сопротивления».

Принципы измерения температуры перехода
Полупроводниковые переходы обладают полезными характеристиками для измерения температуры перехода. Эти характеристики называются «термочувствительными параметрами» или TSP. Наиболее часто используемый TSP — это соотношение между напряжением прямого смещения и температурой перехода в ответ на постоянный прямой ток.Используя это свойство, любой диодный переход можно использовать в качестве датчика температуры. Если переход сенсорного диода является частью полупроводникового устройства, можно измерить повышение температуры, вызванное тепловыделением в устройстве. Эта возможность составляет основу для различных испытаний компонентов, связанных с характеристиками рассеивания тепла полупроводниковых устройств и связанных с ними корпусов.

Калибровка сенсорного перехода
Калибровка устройства выполняется, когда устройство погружено в ванну с однородной температурой, и применяется только считывающий ток для выбранного TSP.Поскольку считывающий ток слишком мал, чтобы вызвать значительный нагрев перехода, температура корпуса устройства будет почти равна температуре внутреннего перехода при стабильной температуре ванны. Собирая данные по диапазону температур ванны, данные, состоящие из зависимости напряжения считывающего перехода от температуры перехода, часто можно сопоставить с прямой линией. Используя эту линейную калибровочную зависимость, напряжения чувствительного перехода можно легко преобразовать в соответствующие температуры перехода во время работы устройства с питанием.

Испытание на термическое сопротивление
Этот метод испытания требует измерения температуры перехода устройства во время приложения постоянной мощности нагрева. Термическое сопротивление аналогично электрическому сопротивлению и определяется следующим уравнением после достижения установившегося теплового равновесия:

Rjx = ​​(Tj — Tx) / P

Tj = температура перехода (° C)
Tx = эталонная температура (° C)
P = тепловыделение (ватты)
Rjx = ​​тепловое сопротивление перехода между эталонными. темп. (° C / Вт)

«Эталонная температура» зависит от типа измеряемого теплового сопротивления. Выбор эталонной температуры обычно включает окружающий воздух, температуру корпуса, температуру выводов или другое конкретное место на креплении или держателе. Выбор эталонной температуры определяет тип измерения сопротивления, т. Е. Переход к окружающей среде, переход к корпусу и т. Д. Для большинства устройств температура перехода измеряется в течение коротких интервалов, когда в противном случае непрерывная мощность нагрева прерывается и к чувствительному соединению (-ам) подается чувствительный ток.Когда мощность нагрева устройства прерывается, напряжения сенсорного перехода немедленно измеряются с высокой частотой, а расчетные температуры перехода затем экстраполируются обратно к моменту отключения мощности нагрева. Полный цикл: отключение мощности нагрева, подача тока считывания, измерение напряжения считывания и восстановление мощности нагрева занимает доли миллисекунды. Этот метод обеспечивает точное измерение температуры перехода в широком диапазоне типов устройств.

Оценка крепления штампа
Оценка крепления штампа, также называемая импульсным испытанием мощности, существенно отличается от испытания на тепловое сопротивление, поскольку это испытание на неравновесие и не приближается к установившемуся тепловому равновесию, как требуется для испытания на тепловое сопротивление. . В этом тесте на устройство подается короткий точно определенный импульс мощности нагрева, после чего измеряется температура перехода. Достаточно короткий, но «горячий» импульс может нагреть чип без значительного влияния на температуру корпуса.Для правильно выбранной длительности импульса измеренное тепловое сопротивление будет чувствительным индикатором качества крепления матрицы. Тестирование крепления штампа обеспечивает неразрушающие средства за доли секунды для точной оценки крепления штампа. При производстве компонентов устройства с пустотами в связке штампов могут быть быстро обнаружены и устранены.

Характеристика нагрева и переходная термическая характеристика
Тепловое сопротивление вычисляется аналогично тепловому сопротивлению, но до установления равновесия в установившемся состоянии; как только достигается тепловое равновесие, тепловое сопротивление становится равным тепловому сопротивлению.Функция определения характеристик нагрева определяет тепловое сопротивление устройства как непрерывную функцию от продолжительности нагрева. Важное различие между тепловым импедансом и тепловым сопротивлением заключается во временном аспекте: тепловое сопротивление измеряется до достижения установившегося состояния, а тепловое сопротивление измеряется только после достижения теплового равновесия при устойчивой непрерывной работе.

Характеристики нагрева часто выражаются в виде кривых нагрева. [София, Дж. У., «Анализ данных тепловых переходных процессов с помощью синтезированных динамических моделей для полупроводниковых устройств», IEEE Transactions CPMT, Vol 18, 1995, pp 39-47] -Download Описание нагрева также включает в себя постоянную во времени спектральную декомпозицию переходных данных. который обеспечивает основу для нестационарных тепловых моделей и анализа структурных функций.Из этого анализа данных можно определить компоненты внутреннего теплового сопротивления, связанные с тепловым распространением кристалла в кристалле, присоединением кристалла, тепловым распространением корпуса и рассеиванием в окружающую среду. Такие данные представляют собой бесценный инструмент для разработки упаковки.

Влияние температуры на сопротивление

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • • Опишите влияние температуры на сопротивление проводника.
  • • Опишите влияние температуры на сопротивление изолятора.
  • • Определите отрицательные и положительные температурные коэффициенты.

Как температура изменяет сопротивление

Хотя сопротивление проводника изменяется в зависимости от его размера (например, более толстые провода имеют меньшее сопротивление току, чем более тонкие), сопротивление проводника также изменяется с изменением температуры. Этого можно ожидать, потому что при изменении температуры размеры проводника будут изменяться по мере того, как он расширяется или сжимается.

Однако материалы, которые классифицируются как ПРОВОДНИКИ, имеют тенденцию ПОВЫШАТЬ свое сопротивление с повышением температуры. Однако ИЗОЛЯТОРЫ могут УМЕНЬШИТЬ свое сопротивление с повышением температуры. Материалы, используемые для изготовления изоляторов (стекло, пластик и т. Д.), Демонстрируют заметное падение сопротивления только при очень высоких температурах. Они остаются хорошими изоляторами при любых температурах, с которыми они могут столкнуться при использовании.

Таким образом, эти изменения сопротивления нельзя объяснить изменением размеров из-за теплового расширения или сжатия. Фактически, для проводника данного размера изменение сопротивления в основном связано с изменением удельного сопротивления материала и вызвано изменением активности атомов, составляющих материал.

Температура и атомная структура

Причины этих изменений удельного сопротивления можно объяснить, рассмотрев протекание тока через материал. Поток тока — это фактически движение электронов от одного атома к другому под действием электрического поля. Электроны — это очень маленькие отрицательно заряженные частицы, которые отталкиваются отрицательным электрическим зарядом и притягиваются положительным электрическим зарядом. Следовательно, если к проводнику приложен электрический потенциал (положительный на одном конце, отрицательный на другом), электроны будут «мигрировать» от атома к атому к положительному полюсу.

Однако только некоторые электроны могут свободно перемещаться.Остальные внутри каждого атома так сильно привязаны к своему конкретному атому, что даже электрическое поле не сместит их. Следовательно, ток, протекающий в материале, обусловлен движением «свободных электронов», и количество свободных электронов в любом материале по сравнению с теми, которые тесно связаны с их атомами, определяет, является ли материал хорошим проводником (много свободных электронов) или хороший изолятор (почти нет свободных электронов).

Воздействие тепла на атомную структуру материала заставляет атомы колебаться, и чем выше температура, тем сильнее колеблются атомы.

В проводнике, по которому уже протекает большое количество свободных электронов, колебания атомов вызывают множество столкновений между свободными электронами и захваченными электронами. Каждое столкновение использует некоторую энергию свободного электрона и является основной причиной сопротивления. Чем больше атомы толкаются в материале, тем больше возникает столкновений и, следовательно, больше сопротивление току.

Однако в изоляторе ситуация несколько иная.Свободных электронов так мало, что ток почти не протекает. Почти все электроны прочно связаны внутри своего атома. Нагревание изолирующего материала приводит к вибрации атомов, и при достаточном нагреве атомы вибрируют достаточно сильно, чтобы фактически освободить часть своих захваченных электронов, создавая свободные электроны, которые становятся носителями тока. Поэтому при высоких температурах сопротивление изолятора может упасть, а в некоторых изоляционных материалах — довольно резко.

В материале, сопротивление которого УВЕЛИЧИВАЕТСЯ с повышением температуры, считается, что материал имеет ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ.

Когда сопротивление ПАДАЕТ с повышением температуры, говорят, что материал имеет ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ.

Как правило, проводники имеют ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ температурный коэффициент, в то время как (при высоких температурах) изоляторы имеют ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ температурный коэффициент.

Различные материалы в каждой группе имеют разные температурные коэффициенты. Материалы, выбранные для изготовления резисторов, используемых в электронных схемах, представляют собой тщательно отобранные проводники с очень низким положительным температурным коэффициентом.При использовании резисторы, изготовленные из таких материалов, будут иметь лишь очень небольшое увеличение удельного сопротивления и, следовательно, их сопротивления. Использование таких материалов для изготовления резисторов создает компоненты, значение которых незначительно изменяется в заданном диапазоне температур.

Материалы, выбранные в качестве изоляторов, будут иметь очень низкий ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ во всем рабочем диапазоне температур.

Обзор управления температурным режимом и интегрированных решений

Существуют различные температурные пороги, которые может выдержать электроника, но вся электроника имеет нижний и верхний предел, прежде чем их нормальная работа будет потенциально нарушена.Хотя чрезвычайно низкие температуры могут быть столь же вредными, как и чрезвычайно высокие температуры, в этом блоге основное внимание будет уделено высоким температурам и способам их снижения. Хотя не всегда необходимо предпринимать дополнительные шаги для отвода избыточного тепла от приложения, это всегда следует учитывать с самого начала, чтобы в дальнейшем избежать проблем с проектированием терморегулирования. Вот почему понимание основ управления температурным режимом — как создается, перемещается и отводится тепло — важно для создания эффективных решений управления температурным режимом.

Обзор концепций управления температурным режимом

На базовом уровне существует три метода передачи тепла: теплопроводность, конвекция и излучение. Все три метода используются при охлаждении электроники, но их реализация и эффективность сильно различаются.

Проводимость

Проводимость — это передача тепловой энергии путем соприкосновения объектов друг с другом, при этом более холодный объект естественным образом отводит энергию от более горячего объекта. Обычно это наиболее эффективный метод передачи энергии, так как он требует наименьшей площади поверхности для перемещения наибольшего количества энергии.

Проводимость — это передача энергии посредством физического контакта

Конвекция

Конвекция — это движение воздуха для перераспределения тепловой энергии. В этом случае более холодный воздух проходит мимо более теплого устройства, отводит часть тепла от устройства, а затем уносит эту энергию с собой. Это может быть пассивное, с использованием только естественных воздушных потоков, или принудительное, с использованием вентилятора для ускорения движения воздуха и, следовательно, увеличения количества энергии, которое может перемещаться. Хотя этот метод не так эффективен, как теплопроводность, он используется часто и почти всегда является последним шагом в системе управления температурой.

Конвекция — это движение тепла из-за естественной тенденции горячего воздуха подниматься вверх

Излучение

Радиация — это излучение энергии в виде электромагнитной волны. Взаимодействие и движение заряженных частиц в веществе создают связанные электрические и магнитные поля, преобразуя кинетическую энергию тепла в электромагнитную энергию, которая распространяется от источника. Излучение обычно является фактором только для приложений в вакууме, где теплопроводность и конвекция невозможны.Для сравнения, излучение очень неэффективно и не учитывается в большинстве тепловых расчетов.

Излучение — это передача тепла через электромагнитные волны, возникающие при вибрации горячих частиц

Тепловое сопротивление

Помимо трех основных термических принципов, описанных выше, иногда упускают из виду термическое сопротивление или тепловое сопротивление. Этот коэффициент используется для количественной оценки эффективности передачи тепла между различными объектами. Тепловое сопротивление зависит от материала, формы и размера, и чем меньше тепловое сопротивление, тем лучше он обеспечивает передачу тепловой энергии.Используя тепловое сопротивление и заданную температуру окружающей среды, можно точно рассчитать, сколько мощности может рассеиваться до достижения определенных температур. Он широко используется при разработке решений для управления температурным режимом.

Опции управления температурой для охлаждения

Несмотря на то, что существует множество различных охлаждающих устройств для электроники, три типа, как правило, занимают первое место благодаря своей эффективности и рентабельности: радиаторы, вентиляторы и модули Пельтье. Все они могут использоваться по отдельности, но для максимальной эффективности их часто полезно интегрировать вместе.

Радиаторы

Радиаторы бывают всех форм и размеров с общим преимуществом уменьшения теплового сопротивления между устройством, к которому они прикреплены, и воздухом. Являясь бесшумными пассивными компонентами, они достигают этого за счет увеличения площади конвекционной поверхности устройства и изготовлены из материала, который передает тепло лучше, чем обычные полупроводниковые материалы. Несмотря на то, что это дешево с почти отсутствующей интенсивностью отказов, увеличенная площадь поверхности обычно достигается за счет, по крайней мере, незначительного увеличения объема из-за того, что многие радиаторы имеют довольно большие размеры.Кроме того, хотя они и имеют большое значение, сами по себе они не так эффективны, как другие технологии, поэтому их часто используют в сочетании с вентиляторами, чтобы более эффективно отводить рассеиваемое тепло из области применения. Чтобы узнать больше о радиаторах, прочитайте наш блог «Как выбрать радиатор».

Вентиляторы или нагнетатели

Вентиляторы или нагнетатели постоянно перемещают воздух, который находится в контакте с устройством или радиатором, чтобы исключить карманы более теплого воздуха, которые не будут отводить тепло так же эффективно, как свежий, более холодный воздух. Как и в случае с радиаторами, существуют вентиляторы самых разных форм, размеров и уровней напряжения. Формы и размеры связаны с расходом воздуха, обычно измеряемым в кубических футах в минуту (CFM). В зависимости от требований конструкции, некоторые вентиляторы могут дополнительно регулировать скорость, которую можно использовать в системах обратной связи для активного регулирования CFM. Хотя вентиляторы уменьшают размер необходимого радиатора и относительно недороги, они представляют собой активные устройства, которые требуют питания, имеют движущиеся части, более склонны к сбоям и могут быть довольно шумными.

Устройства Пельтье

Наконец, устройства Пельтье — это полупроводниковые компоненты, которые используют эффект Пельтье для передачи тепла от одной стороны модуля к другой. В системах охлаждения к устройству присоединяется холодная сторона, которая активно перемещает тепло с холодной стороны на горячую сторону модуля Пельтье. Это активное движение энергии также требует мощности, которая фактически увеличивает нагрев всей системы, что делает их лучше всего связанными с радиаторами и вентиляторами. Модули Пельтье представляют собой интересный компонент терморегулирования, поскольку ими можно активно управлять с помощью точного регулирования температуры и даже понижать температуру устройств до температуры ниже окружающей среды, в отличие от других опций самих по себе.Поскольку они охлаждаются по принципу полупроводника, нет движущихся частей, которые могут выйти из строя, что делает их гибкими и прочными. Однако добавление модуля Пельтье увеличивает расходы на систему охлаждения, увеличивает нагрев всего приложения и потребляет больше энергии, чем один вентилятор или радиатор. Таким образом, добавление модуля Пельтье не идеально подходит для каждого приложения, но все же может быть чрезвычайно полезным в более сложных ситуациях. В нашем блоге «Как выбрать модуль Пельтье» можно найти дополнительную информацию по этому вопросу.

При приближении к проекту, если установлено, что необходимо создать план управления температурным режимом, необходимо проанализировать плюсы и минусы каждого из этих охлаждающих устройств. Принимая во внимание стоимость, размер, надежность и энергопотребление, проектировщик может решить, какие аспекты наиболее важны в каждом конкретном проекте.

Пример теплового расчета

Чтобы показать, как легко создать интегрированное тепловое решение, представлена ​​гипотетическая проблема и решение:

Предположим, что есть устройство в корпусе 10 мм x 15 мм, которое генерирует 3.3 Вт тепла в установившемся режиме. Это устройство используется в среде, где температура окружающей среды составляет 50 ° C, но его идеальная рабочая температура составляет 40 ° C. Однако температура ни в одной части системы не должна превышать 100 ° C.

График производительности модуля Пельтье из таблицы данных CP2088-219

Для решения этой проблемы потребуется устройство Пельтье для охлаждения устройства ниже температуры окружающей среды. Идеально подходящий для этого устройства, микромодуль Пельтье CP2088-219 от CUI Devices может отводить 3,3 Вт тепла, а также снижать температуру на 10 градусов ниже окружающей. Модуль Пельтье будет прикреплен к устройству с использованием материала термоинтерфейса (TIM), в данном случае SF600G, который будет проигнорирован в этих тепловых расчетах. Важно отметить, что график в техническом описании CP2088-219 показывает, что модулю Пельтье требуется 1,2 А при 2,5 В, а это означает, что сам модуль Пельтье создает дополнительные 3 Вт тепла.

Для более эффективного удаления этих 6,3 Вт из модуля Пельтье, радиатор HSS-B20-NP-12 будет прикреплен с помощью модуля TIM SF600G. Площадью 8.8 соток.8 мм x 8,8 мм, TIM имеет тепловое сопротивление 1,076 C / Вт (округлено до 1,08 в расчетах). С другой стороны, теплоотвод, если предположить, что через него движется воздушный поток 200 LFM, имеет тепловое сопротивление 3,47 C / Вт, в результате чего общее тепловое сопротивление составляет 4,55 C / Вт. В этом сценарии, чтобы обеспечить постоянный воздушный поток 200 лф / мин, можно использовать вентилятор из серии CFM-25B. Чтобы упростить преобразование рейтинга CFM в необходимый рейтинг LFM, в CUI Devices есть онлайн-калькулятор преобразования расхода воздуха, доступный для общего использования.

Иными словами, в этом решении устройство, вырабатывающее тепло, будет подключено через TIM к модулю Пельтье, который, в свою очередь, подключен к радиатору через TIM, который охлаждается воздухом при температуре 50 ° C 200 лф / мин.

Интегрированное решение для управления температурой с устройством Пельтье, радиатором, TIM и вентилятором

С учетом этих различных точек данных можно рассчитать температуру устройства в установившемся режиме. Модуль Пельтье будет поддерживать свою холодную сторону на уровне 40 ° C — за счет создания дополнительных 3.3 Вт. Теперь радиатор должен будет рассеивать 6,3 Вт тепла при температуре окружающей среды 50 ° C с общим тепловым сопротивлением между модулем Пельтье и окружающим воздухом 4,55 C / Вт. Последний шаг — умножить 6,3 Вт на 4,55 ° C / Вт, чтобы найти повышение температуры по сравнению с окружающей средой. В этом случае температура радиатора достигнет 28,67 ° C, или 78,67 ° C в сумме, что значительно ниже требования 100 ° C. Таким образом, это решение эффективно удовлетворяет потребности системы в управлении температурой.

Заключение

Хотя продукты для управления температурным режимом не всегда будут необходимы, тепло — это почти неизбежный факт, с которым придется справляться во многих приложениях.Например, интегрированные тепловые решения используются в широком спектре потребительских приложений, включая охлаждение, HVAC, 3D-печать и осушители. В качестве альтернативы, эти решения можно найти в научных и промышленных приложениях, таких как термоциклеры для синтеза ДНК, а также лазеры, чтобы избежать дрейфа длины волны лазера. Понимая, как работают радиаторы, вентиляторы и модули Пельтье, эти и другие приложения можно заставить работать дольше и эффективнее, не выходя за пределы расчетных тепловых характеристик.

электронная книга

Загрузите бесплатное полное руководство по управлению температурным режимом

Доступ сейчас

Дополнительные ресурсы


У вас есть комментарии к этому сообщению или темам, которые вы хотели бы, чтобы мы освещали в будущем?
Отправьте нам письмо по адресу cuiinsights @ cuidevices. ком

Термистор: определение, принцип работы и применение

Что такое термистор?

Термистор — это терморезистор, электрическое сопротивление которого увеличивается или уменьшается с изменением температуры. Таким образом, термисторы представляют собой термочувствительные резисторы, сопротивление которых изменяется с изменением температуры корпуса термистора. Мы обсудим принцип работы термистора.Как работают термисторы PTC и NTC и каково их применение, мы обсудим в следующих разделах.

Обозначение термистора

Обозначение термистора показано на рисунке ниже.

Обозначение термистора приведено ниже. Термистор — пассивный элемент схемы. Пассивный компонент не требует внешнего источника питания для своей работы. Термистор очень прочный и дешевый, и его можно использовать для точного измерения температуры.Термистор не работает надежно при очень высоких или низких температурах. Следовательно, термисторы наиболее подходят для приложений, где требуется точное измерение температуры.

Принцип работы термистора

Сопротивление термистора изменяется с изменением температуры корпуса термистора. Сопротивление термистора не изменяется линейно с изменением температуры. Термистор имеет нелинейную температурную кривую сопротивления. Сопротивление термистора можно измерить с помощью измерителя сопротивления (омметра).Зная точную связь между изменением сопротивления и температурой, температуру можно определить путем измерения сопротивления термистора при определенной температуре. Изменение сопротивления термистора с температурой зависит от типа материала, из которого изготовлен термистор. График между температурой и сопротивлением термистора приведен ниже.

На приведенном выше графике мы можем измерить температуру, измерив сопротивление термистора.Порядок измерения температуры следующий.

  • Измерить сопротивление термистора омметром.
  • Нарисуйте вертикальную линию напротив сопротивления на оси Y и проведите вертикальную линию вниз от того места, где эта горизонтальная линия пересекается с графиком, мы можем, следовательно, получить температуру.

Типы термистора

Термисторы классифицируются по возрастанию или уменьшению сопротивления термистора при изменении температуры.Есть два типа термисторов.

  • Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)
  • Термистор с положительным температурным коэффициентом (PTC)

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом Термистор

NTC имеет отрицательный температурный коэффициент, и сопротивление термистора уменьшается с повышением температуры, а сопротивление термистора увеличивается при понижении температуры. Таким образом, сопротивление и температура в термисторе NTC обратно пропорциональны.Электрический ток, протекающий через термистор NTC, увеличивается с увеличением температуры.

При повышении температуры большое количество носителей заряда или свободных электронов сталкивается с валентным электроном другого атома. Валентные электроны, которые набирают достаточную энергию, разрывают связь с родительским атомом и свободно перемещаются из одного места в другое. Электроны, которые свободно перемещаются из одного места в другое, называются свободными электронами. Таким образом, количество свободных электронов увеличивается из-за быстрого столкновения свободных электронов с атомом.Небольшое повышение температуры производит миллионы свободных электронов. Чем больше свободных электронов, тем быстрее увеличивается электрический ток. Таким образом, небольшое повышение температуры вызывает быстрое снижение температуры и пропускает большой ток через термистор.

Уравнение сопротивления-температуры термистора NTC

Сопротивление термистора NTC уменьшается с увеличением температуры. Взаимосвязь между температурой и сопротивлением в термисторе NTC определяется следующим математическим выражением.

Уравнение термистора сильно нелинейно. Стандартный термистор NTC обычно имеет температурный коэффициент отрицательного термического сопротивления около 0,0045 / ок

.

Значение бета (β) термистора является показателем наклона характеристики зависимости сопротивления от температуры.

Более высокое значение β показывает хорошее соотношение между сопротивлением и температурой. Небольшое повышение температуры вызовет большее уменьшение сопротивления, если значение β высокое.Таким образом, более высокая чувствительность и большая точность могут быть достигнуты, если значение β высокое.

Из уравнения (1) температурный коэффициент термистора можно определить как;

Уравнение (2) показывает, что термистор имеет отрицательный температурный коэффициент.
Если β = 4000 K и T = 298 K, то температурный коэффициент α T = 0,0045 / ∘K. Температурный коэффициент термистора намного выше, чем чувствительность платинового RTD.

Термистор PTC

Сопротивление термистора PTC увеличивается с увеличением температуры. Термисторы PTC изготовлены из легированной поликристаллической керамики. Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC) также называют позисторами. График между сопротивлением и температурой термистора PTC приведен ниже.

Термисторы PTC не так популярны, как термисторы NTC. Термисторы PTC используются в защите цепей. Когда ток проходит через термистор PTC, это вызывает нагрев. В термисторе PTC этот нагрев также вызывает увеличение сопротивления. Это создает эффект самоусиливания, который увеличивает сопротивление, ограничивая ток, и, таким образом, термистор PTC используется в качестве устройства ограничения тока.

Конструкция термистора

Термисторы изготовлены из спеченной смеси оксидов металлов, таких как маганез, кобальт, медь, железо, никель, уран и т. Д. Эти оксиды смешиваются в подходящей пропорции, прессуются в желаемую форму и подвергаются термообработке для перекристаллизации.

На рынке доступны термисторы различных форм и размеров. Термисторы доступны в форме шариков, дисков и шайб. Размер термистора в виде бусинок находится в пределах 0.Диаметр от 15 мм до 1,5 мм. Термисторы в виде дисков и шайб изготавливаются путем прессования материала термистора под высоким давлением в плоские цилиндрические формы диаметром от 3 до 25 миллиметров.

Типичный размер термистора составляет от 0,125 мм до 1,5 мм. Термисторы доступны в номиналах 1K, 2K, 10K, 20K, 100K и т. Д. Значение сопротивления термистора при температуре 25oC. Основными преимуществами термисторов являются их небольшие размеры и относительно невысокая стоимость.

Применение термистора

Термисторы широко используются во многих приложениях для измерения температуры, включая измерение температуры воздуха и жидкости. Некоторые из приложений приведены ниже.

  • Используется в медицинских инструментах
  • Цифровые термометры
  • В бытовых приборах, таких как духовки, фены, тостеры, микроволновая печь, пожарная сигнализация и холодильники
  • Для измерения температуры масла и охлаждающей жидкости в автомобиле
  • Измерение теплопроводности электрических материалов
  • Для защиты от перенапряжения
  • В качестве ограничителя пускового тока
  • Используется в базовой электронной схеме
  • Используется для измерения температуры двигателя
  • Для схемы температурной компенсации
  • Используется в мосте Уитстона
  • Цифровой термометр
  • Используется в аэрокосмической отрасли, в системах связи и измерительных приборах поле

Связанные должности

  1. Почему диодное неомическое полупроводниковое устройство?
  2. Разница между омическими и неомическими проводниками
  3. Датчик температуры с креплением на головке и его преимущества
  4. Влияние температуры на сопротивление

Следите за нами и ставьте лайки:

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.