ترمیستور چیست؟

ترمیستور چیست؟

اندازه گیری و کنترل دما در زمینه‌های مختلف، از فرآیندهای صنعتی گرفته تا لوازم الکترونیکی مصرفی امری بسیار ضروری و مهم است. در میان تجهیزات و سنسورهای مختلف سنجش دما، ترمیستورها به دلیل دقت، تطبیق پذیری و کارایی خود متمایز هستند. ترمیستورها یا مقاومت‌های حرارتی، قطعات نیمه هادی هستند که مقاومت آنها با تغییرات دما به طور قابل توجهی تغییر می‌کند. در این مقاله به بررسی عملکرد ترمیستورها می‌پردازیم و انواع ترمیستورها، کاربردهای مختلف آن‌ها و ویژگی‌های متمایز آنها را بررسی می‌کنیم.

ترمیستور چیست؟

ترمیستور(Thermistor) در واقع یک مقاومت متغیر با دما است. برخلاف مقاومت‌های معمولی که در آنها رابطه خطی بین مقاومت و دما وجود دارد، ترمیستورها مشخصه‌های غیرخطی از خود نشان می‌دهند. قابلیت غیرخطی بودن ترمیستور، امکان اندازه‌گیری دما به صورت بسیار دقیق را فراهم می‌آورد.

انواع ترمیستور

ترمیستورها دو نوع بسیار پرکاربرد دارند که عبارتند از تریستور با ضریب دمای منفی یا NTC و تریستور با ضریب دمای مثبت یا PTC که در ادامه، خصوصیات و ویژگی‌های هر کدام از آنها را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

ترمیستور با ضریب دمایی منفی (NTC)

ترمیستورهای NTC از رایج‌ترین انواع ترمیستورها هستند. در این قطعات با افزایش دما، مقدار مقاومت قطعه کاهش می‌یابد. این رابطه معکوس بین مقاومت و دما باعث می‌شود ترمیستورهای NTC در کاربردهای سنجش دما بسیار کاربردی و مهم باشند. در واقع در NTC، با افزایش دما، سطح انرژی بالاتر الکترون‌ها در شبکه نیمه‌هادی منجر به رسانایی بیشتر و در نتیجه کاهش مقاومت می‌شود.

ترمیستور NTC کاربرد گسترده‌ای در سیستم‌های نظارت و کنترل دما و همچنین جلوگیری از عبور جریان هجومی دارد. این قطعه به دلیل حساسیت بالا و زمان پاسخ سریع، کاربردهای مختلفی از کنترل دمای موتور خودرو گرفته تا دستگاه‌های پزشکی و سیستم‌های کنترل آب و هوا دارد. در تصویر زیر چند نمونه مقاومت NTC را مشاهده می‌فرماییید:

چند نمونه NTC

ترمیستور با ضریب دمایی مثبت (PTC)

برخلاف ترمیستورهای NTC، در ترمیستورهای PTC با افزایش دما، مقدار مقاومت افزایش می‌یابد. این همبستگی مثبت بین مقاومت و دما از خواص ذاتی نیمه‌هادی ناشی می‌شود، به طوری که افزایش دما باعث کاهش تحرک حامل بار نیمه‌هادی می‌شود و در نتیجه مانع از عبور جریان الکترون و افزایش مقاومت می‌شود.

ترمیستورهای PTC در عملکردهای مختلفی از جمله حفاظت در برابر اضافه جریان، سیستم گرمکن خودکار و کاربردهای راه‌اندازی موتور استفاده می‌شوند. قابلیت ذاتی این قطعات برای محدود کردن عبور جریان هنگام قرار گرفتن در معرض گرمای بیش از حد، موجب شده است که این قطعات برای جلوگیری از آسیب تجهیزات الکتریکی ناشی از گرمای بیش از حد یا اتصال کوتاه مورد استفاده قرار گیرند. در تصویر زیر چند نمونه مقاومت PTC مشاهده می‌شود:

چند نمونه PTC

کاربرد و مشخصه ترمیستورها

هر دو نوع ترمیستور NTC و PTC دارای مزایای مشخصی در کاربردهای سنجش و کنترل دما می‌باشند. حساسیت بالا و دینامیک سریع ترمیستورهای NTC موجب شده است که استفاده از آن‌ها برای اندازه گیری دقیق و کنترل دما در شرایط مختلف بسیار مناسب باشد. همچنین از NTC در کاربردهایی که نیاز به نظارت مستمر دارند، مانند دستگاه‌های الکترونیکی، سیستم‌های خودرو و تجهیزات نظارت بر محیط زیست استفاده می‌شود. علاوه بر موارد ذکر شده، یکی از کاربردهای مهم این قطعه در ورودی منابع تغذیه سوئیچینگ برای جلوگیری از عبور جریان هجومی در لحظه روشن شدن می‌باشد. در این شرایط، ابتدا NTC مقاومت بزرگی از خود نشان می‌دهد و با گذر زمان و عبور جریان، این قطعه گرم شده و به صورت اتصال کوتاه در می‌آید و ولتاژ را به طور کامل به منبع تغذیه تحویل می‌دهد.

از طرف دیگر، ترمیستورهای PTC حفاظت در برابر جریان بیش از حد را فراهم می‌کنند و می‌توانند در حفاظت مدارات و سیستم‌های گرمایشی با تنظیم خودکار استفاده شوند.

ترمیستورهای NTC و PTC در الکترونیک با نمادهای خاصی مشخص می‌شوند که در تصویر زیر نمایش داده شده‌اند:

نماد مداری NTC و PTCدر تصویر زیر نمودار تغییرات مقاومت NTC و PTC با تغییرات دما را مشاهده می‌فرمایید:

مشخصه مقاومت-دما برای NTC و PTC

جمع بندی

در این مقاله، ابتدا توضیحات مهمی در مورد ترمیستورها و نحوه عملکرد آن ها مطرح گردید. سپس، به بررسی دو نوع مهم ترمیستورها یعنی NTC و PTC و همچنین کاربردهای آن‌ها پرداخته شد. تمامی موارد فوق را همراه با نکات تجربی دیگر در مورد ترمیستورها و انواع آن و نکات عملی مربوط به هر کدام از آنها به طور کامل در دوره جامع منبع تغذیه و اینورتر بررسی کرده ایم.

در پایان، ممنون که همراه ما بودید. هر سوال یا ابهامی در مورد مطالب ارائه شده در این مقاله دارید حتما در کامنت ها بنویسید، به تمام سوالات پاسخ داده میشه. اگه انتقاد یا پیشنهادی هم داشتید ممنون میشم با ما در میان بزارید.

منابع: EEPower Omega Engineering

سجاد قابلی

67 مطلب منتشر شده

سجاد قابلی هستم، دکترای الکترونیک قدرت. اینجا هستم تا باهم کلی تجربه ی خوب در مورد برق و الکترونیک به دست بیاریم.

قالب فروش فایل

مطالب مرتبط