किसी भी चालक का प्रतिरोध सामान्यतः तापमान पर निर्भर करता है। धातुओं का प्रतिरोध ताप के साथ बढ़ता है। भौतिकी के दृष्टिकोण से, यह क्रिस्टल जाली के तत्वों के थर्मल कंपन के आयाम में वृद्धि और एक निर्देशित इलेक्ट्रॉन प्रवाह के प्रतिरोध में वृद्धि से समझाया गया है। गर्म होने पर इलेक्ट्रोलाइट्स और अर्धचालकों का प्रतिरोध कम हो जाता है - यह अन्य प्रक्रियाओं द्वारा समझाया गया है।
विषय
थर्मिस्टर कैसे काम करता है
कई मामलों में, प्रतिरोध की तापमान निर्भरता की घटना हानिकारक है। तो, ठंडे राज्य में एक गरमागरम दीपक के फिलामेंट का कम प्रतिरोध स्विचिंग के समय बर्नआउट का कारण बनता है। हीटिंग या कूलिंग के दौरान स्थिर प्रतिरोधों के प्रतिरोध के मूल्य को बदलने से सर्किट के मापदंडों में बदलाव होता है।
डेवलपर्स इस घटना से जूझ रहे हैं, प्रतिरोधों को कम टीसीआर - प्रतिरोध का तापमान गुणांक के साथ उत्पादित किया जाता है। ऐसी वस्तुएं सामान्य से अधिक महंगी होती हैं। लेकिन ऐसे इलेक्ट्रॉनिक घटक हैं जिनमें तापमान पर प्रतिरोध की निर्भरता स्पष्ट और सामान्यीकृत होती है। इन तत्वों को थर्मिस्टर्स (थर्मल प्रतिरोध) या थर्मिस्टर्स कहा जाता है।
थर्मिस्टर्स के प्रकार और उपकरण
तापमान परिवर्तन के प्रति उनकी प्रतिक्रिया के अनुसार थर्मिस्टर्स को दो बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है:
- यदि गर्म करने पर प्रतिरोध कम हो जाता है, तो ऐसे थर्मिस्टर्स कहलाते हैं एनटीसी थर्मिस्टर्स (प्रतिरोध के नकारात्मक तापमान गुणांक के साथ);
- यदि हीटिंग के दौरान प्रतिरोध बढ़ जाता है, तो थर्मिस्टर में एक सकारात्मक TCR (PTC विशेषता) होता है - ऐसे तत्वों को भी कहा जाता है पॉज़िस्टर्स.
थर्मिस्टर का प्रकार उन सामग्रियों के गुणों से निर्धारित होता है जिनसे थर्मिस्टर्स बनाए जाते हैं। गर्म होने पर, धातुएं प्रतिरोध में वृद्धि करती हैं, इसलिए, उनके आधार पर (अधिक सटीक रूप से, धातु आक्साइड के आधार पर), एक सकारात्मक TCR के साथ थर्मल प्रतिरोध उत्पन्न होते हैं। सेमीकंडक्टर्स का व्युत्क्रम संबंध होता है, इसलिए एनटीसी तत्व उनसे बने होते हैं। नकारात्मक TCR वाले थर्मली आश्रित तत्व सैद्धांतिक रूप से इलेक्ट्रोलाइट्स के आधार पर बनाए जा सकते हैं, लेकिन व्यवहार में यह विकल्प बेहद असुविधाजनक है। उनका आला प्रयोगशाला अनुसंधान है।
थर्मिस्टर्स का डिज़ाइन अलग हो सकता है। इनका उत्पादन सिलिंडर, बीड्स, वाशर आदि के रूप में किया जाता है। दो आउटपुट के साथ (जैसे पारंपरिक रोकनेवाला) आप कार्यस्थल में स्थापना के लिए सबसे सुविधाजनक रूप चुन सकते हैं।
मुख्य विशेषताएं
किसी भी थर्मिस्टर की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता इसका प्रतिरोध का तापमान गुणांक (TCR) है।यह दर्शाता है कि 1 डिग्री केल्विन द्वारा गर्म या ठंडा करने पर प्रतिरोध कितना बदल जाता है।
हालांकि तापमान में परिवर्तन, डिग्री केल्विन में व्यक्त, डिग्री सेल्सियस में परिवर्तन के बराबर है, केल्विन अभी भी थर्मल प्रतिरोध की विशेषताओं में प्रयोग किया जाता है। यह गणना में स्टाइनहार्ट-हार्ट समीकरण के व्यापक उपयोग के कारण है, और इसमें K में तापमान शामिल है।
टीसीआर एनटीसी थर्मिस्टर्स के लिए नकारात्मक और पीटीसी थर्मिस्टर्स के लिए सकारात्मक है।
एक अन्य महत्वपूर्ण विशेषता नाममात्र प्रतिरोध है। यह 25°C पर प्रतिरोध मान है। इन मापदंडों को जानने के बाद, किसी विशेष सर्किट के लिए थर्मल प्रतिरोध की प्रयोज्यता निर्धारित करना आसान है।
इसके अलावा, थर्मिस्टर्स के उपयोग के लिए, रेटेड और अधिकतम ऑपरेटिंग वोल्टेज जैसी विशेषताएं महत्वपूर्ण हैं। पहला पैरामीटर उस वोल्टेज को निर्धारित करता है जिस पर तत्व लंबे समय तक काम कर सकता है, और दूसरा - वह वोल्टेज जिसके ऊपर थर्मल प्रतिरोध के प्रदर्शन की गारंटी नहीं है।
पॉज़िस्टर्स के लिए, एक महत्वपूर्ण पैरामीटर संदर्भ तापमान है - हीटिंग पर प्रतिरोध की निर्भरता के ग्राफ पर बिंदु, जिस पर विशेषता बदल जाती है। यह पीटीसी प्रतिरोध के कार्य क्षेत्र को परिभाषित करता है।
थर्मिस्टर चुनते समय, आपको इसकी तापमान सीमा पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है। निर्माता द्वारा निर्दिष्ट क्षेत्र के बाहर, इसकी विशेषता मानकीकृत नहीं है (इससे उपकरण के संचालन में त्रुटियां हो सकती हैं) या थर्मिस्टर आमतौर पर वहां निष्क्रिय होता है।
सशर्त ग्राफिक पदनाम
आरेखों पर, थर्मिस्टर का यूजीओ थोड़ा भिन्न हो सकता है, लेकिन थर्मल प्रतिरोध का मुख्य संकेत प्रतीक टी है रोकनेवाला का प्रतीक आयत के बगल में।इस प्रतीक के बिना, यह निर्धारित करना असंभव है कि प्रतिरोध किस पर निर्भर करता है - इसी तरह के यूजीओ के पास, उदाहरण के लिए, वैरिस्टर्स (प्रतिरोध लागू वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया जाता है) और अन्य तत्व।
कभी-कभी यूजीओ पर एक अतिरिक्त पदनाम लागू होता है, जो थर्मिस्टर की श्रेणी निर्धारित करता है:
- एनटीसी नकारात्मक टीसीएस वाले तत्वों के लिए;
- पीटीसी पॉज़िस्टर के लिए।
यह विशेषता कभी-कभी तीरों द्वारा इंगित की जाती है:
- पीटीसी के लिए यूनिडायरेक्शनल;
- एनटीसी के लिए बहुआयामी।
अक्षर पदनाम भिन्न हो सकते हैं - R, RK, TH, आदि।
प्रदर्शन के लिए थर्मिस्टर की जांच कैसे करें
थर्मिस्टर की पहली जांच एक पारंपरिक मल्टीमीटर के साथ नाममात्र प्रतिरोध को मापना है। यदि माप कमरे के तापमान पर किया जाता है, जो +25 डिग्री सेल्सियस से बहुत अलग नहीं है, तो मापा प्रतिरोध उस मामले में या दस्तावेज़ीकरण में इंगित से काफी भिन्न नहीं होना चाहिए।
यदि परिवेश का तापमान निर्दिष्ट मान से अधिक या कम है, तो एक छोटा सुधार किया जाना चाहिए।
आप थर्मिस्टर की तापमान विशेषता लेने की कोशिश कर सकते हैं - इसकी तुलना दस्तावेज़ीकरण में निर्दिष्ट के साथ करने के लिए या अज्ञात मूल के एक तत्व के लिए इसे पुनर्स्थापित करने के लिए कर सकते हैं।
माप उपकरणों के बिना पर्याप्त सटीकता के साथ बनाने के लिए तीन तापमान उपलब्ध हैं:
- पिघलने वाली बर्फ (रेफ्रिजरेटर में ली जा सकती है) - लगभग 0 डिग्री सेल्सियस;
- मानव शरीर - लगभग 36 डिग्री सेल्सियस;
- उबलते पानी - लगभग 100 डिग्री सेल्सियस।
इन बिंदुओं से, आप तापमान पर प्रतिरोध की अनुमानित निर्भरता खींच सकते हैं, लेकिन पॉज़िस्टर के लिए यह काम नहीं कर सकता है - उनके टीकेएस के ग्राफ पर, ऐसे क्षेत्र हैं जहां आर तापमान (संदर्भ तापमान से नीचे) द्वारा निर्धारित नहीं किया जाता है।यदि कोई थर्मामीटर है, तो आप कई बिंदुओं पर एक विशेषता ले सकते हैं - थर्मिस्टर को पानी में कम करके और इसे गर्म करके। प्रत्येक 15 ... 20 डिग्री, प्रतिरोध को मापना और ग्राफ पर मान प्लॉट करना आवश्यक है। यदि आपको पानी के बजाय 100 डिग्री से ऊपर के पैरामीटर लेने की आवश्यकता है, तो आप तेल का उपयोग कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, मोटर वाहन - मोटर या ट्रांसमिशन)।
यह आंकड़ा तापमान पर प्रतिरोध की विशिष्ट निर्भरता दिखाता है - पीटीसी के लिए एक ठोस रेखा, एनटीसी के लिए एक धराशायी रेखा।
जहां लागू
थर्मिस्टर्स का सबसे स्पष्ट उपयोग इस प्रकार है तापमान सेंसर. एनटीसी और पीटीसी दोनों थर्मिस्टर्स इस उद्देश्य के लिए उपयुक्त हैं। केवल कार्य क्षेत्र के अनुसार एक तत्व का चयन करना और मापने वाले उपकरण में थर्मिस्टर की विशेषता को ध्यान में रखना आवश्यक है।
आप एक थर्मल रिले का निर्माण कर सकते हैं - जब प्रतिरोध (अधिक सटीक रूप से, इसके पार वोल्टेज ड्रॉप) की तुलना किसी दिए गए मान से की जाती है, और जब दहलीज पार हो जाती है, तो आउटपुट स्विच हो जाता है। इस तरह के उपकरण का उपयोग थर्मल कंट्रोल डिवाइस या फायर डिटेक्टर के रूप में किया जा सकता है। तापमान मीटर का निर्माण अप्रत्यक्ष हीटिंग की घटना पर आधारित है - जब थर्मिस्टर को बाहरी स्रोत से गर्म किया जाता है।
इसके अलावा थर्मल प्रतिरोधों का उपयोग करने के क्षेत्र में, प्रत्यक्ष हीटिंग का उपयोग किया जाता है - थर्मिस्टर को इसके माध्यम से गुजरने वाले वर्तमान द्वारा गरम किया जाता है। एनटीसी प्रतिरोधों का उपयोग इस तरह से करंट को सीमित करने के लिए किया जा सकता है - उदाहरण के लिए, जब बड़े कैपेसिटर को चालू किया जाता है, साथ ही इलेक्ट्रिक मोटर्स के शुरुआती करंट को सीमित करने के लिए, आदि। ठंडी अवस्था में, ऊष्मीय रूप से निर्भर तत्वों का प्रतिरोध अधिक होता है।जब संधारित्र को आंशिक रूप से चार्ज किया जाता है (या मोटर अपनी रेटेड गति तक पहुंच जाता है), थर्मिस्टर के पास बहने वाली धारा के साथ गर्म होने का समय होगा, इसका प्रतिरोध गिर जाएगा, और यह अब सर्किट के संचालन को प्रभावित नहीं करेगा।
उसी तरह, आप एक थर्मिस्टर को उसके साथ श्रृंखला में शामिल करके एक गरमागरम दीपक के जीवन का विस्तार कर सकते हैं। यह सबसे कठिन क्षण में करंट को सीमित कर देगा - जब वोल्टेज चालू होता है (यह इस समय है कि अधिकांश लैंप विफल हो जाते हैं)। गर्म करने के बाद, यह दीपक को प्रभावित करना बंद कर देगा।
इसके विपरीत, एक सकारात्मक विशेषता वाले थर्मिस्टर्स का उपयोग ऑपरेशन के दौरान इलेक्ट्रिक मोटर्स की सुरक्षा के लिए किया जाता है। यदि रुकी हुई मोटर या अत्यधिक शाफ्ट लोड के कारण घुमावदार सर्किट में करंट बढ़ता है, तो PTC रोकनेवाला गर्म हो जाएगा और इस करंट को सीमित कर देगा।
एनटीसी थर्मिस्टर्स का उपयोग अन्य घटकों के लिए थर्मल कम्पेसाटर के रूप में भी किया जा सकता है। इसलिए, यदि ट्रांजिस्टर मोड सेट करने वाले प्रतिरोधक के समानांतर एक एनटीसी थर्मिस्टर स्थापित किया गया है और एक सकारात्मक टीकेएस है, तो तापमान परिवर्तन प्रत्येक तत्व को विपरीत तरीके से प्रभावित करेगा। नतीजतन, तापमान के प्रभाव की भरपाई की जाती है, और ट्रांजिस्टर का ऑपरेटिंग बिंदु शिफ्ट नहीं होता है।
अप्रत्यक्ष ताप के साथ थर्मिस्टर्स नामक संयुक्त उपकरण हैं। ऐसे तत्व के एक आवास में एक तापमान-निर्भर तत्व और एक हीटर स्थित होते हैं। उनके बीच थर्मल संपर्क है, लेकिन वे गैल्वेनिक रूप से पृथक हैं। हीटर के माध्यम से करंट को बदलकर, प्रतिरोध को नियंत्रित किया जा सकता है।
इंजीनियरिंग में विभिन्न विशेषताओं वाले थर्मिस्टर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। मानक अनुप्रयोगों के अलावा, उनके कार्यक्षेत्र का विस्तार किया जा सकता है।सब कुछ केवल डेवलपर की कल्पना और योग्यता से सीमित है।
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