Termistory PTC wykorzystywane są jako :

• detekcja zmian temperatury

• ograniczniki prądu przepięciowego w demagnetyzerach telewizyjnych

• elementy grzejne o stałej temperaturze stabilizującej się w wyniku równowagi wymiany ciepła pomiędzy elementem o zmiennej rezystywności, który pracuje pod stałym napięciem a otoczeniem (np. grzejniki suszarek do włosów lokówek, żelazek lub podgrzewaczy żywności)

• ochrona silników elektrycznych przed przeciążeniem ( nagrzewające się uzwojenia silnika powoduje silny wzrost rez. pozystora, co staje się komunikatem do wyłączenia silnika

Tworzywa termistorowe

Termistory-elementy charakteryzujące się dużym temperaturowym współczynnikiem rezystancji.

Tworzywa termistorowe -półprzewodniki lub materiały ceramiczne o dużym temperaturowym współczynniku rezystancji i umiarkowanej rezystywności.

W zależności od przebiegu charakterystyki
i znaku
(temperaturowego współczynnika rezystywności)rozróżnia się:

• tworzywa NTC (negative temperature coefficient); znane już blisko 200 lat ale dopiero w czasie ostatnich 30-40 lat opanowano problemy ich stabilności w czasie i powtarzalności parametrów co umożliwiło produkcję termistorów

• tworzywa CTR (critical temperature resistor) tj. o skoku rezystywności

• tworzywa PTC ( positive temperature )

Termistory NTC ,charakterystyka R(t), technologia i konstrukcja

gdzie A stała materiałowa, B stała termistorowi

temperaturowy współczynnik rezystancji

dokładniejszy opis charakterystyki R(T) termistorów NTC możliwy jest przy pomocy funkcji
gdzie b to stała dobierana eksperymentalnie dla każdego materiału.

Technologia i konstrukcja termistorów NTC

1. Przygotowanie jednorodnych mieszanin o odpowiednim składzie :

Materiały wyjściowe- MNO₂ ,NiO,CoO,Al₂O₃, CuO, Li₂C lub zw. Tych metali , które łatwo ulegają rozkładowi (np. węglany lub azotany)

Rozdrobnienie- np. mielenie w młynach kulowych i przygotowanie mieszanin o składzie przewidzianym recepturą.

2. Nadanie termistorowi pożądanego kształtu - formowanie wg. prasek z układu mieszanina + plastyfikatory (np. parafina lub alkohol polywinylowy)

3. Uzyskanie pożądanych właściwości elektrycznych drogą obróbki wysokotemperaturowej :dla każdego tworzywa odpowiednio dobrane :temperatura , czas i atmosfera spiekania ( w atmosferze redukcyjnej przewodnictwo typu n , w atmosferze utleniającej przewodnictwo typu p)

4. Zaopatrzenie termistorów w końcówki , lakierowanie

5. Stabilizowanie własności elementu (proces przyśpieszonego starzenia przez kilka - kilkanaście dni)

Termistory :

-masywne (mocy) pastylki lub prety o rozmiarze od kilku do kilkudziesięciu mm z wpalanymi elektrodami srebrowymi

-miniaturowe(perełkowe, listkowe, nitkowe)

Zastosowanie termistorów NTC

-termometria termistorowi (czułość większa o rząd od termometrów rezystancyjnych , mała bezwładność cieplna tj. prawie natychmiastowe wskazanie temperatury , małe gabaryty czujnika ,duża rezystancja elementu wskutek czego pomijalna rez. doprowadzeń, zakres mierzonych temperatur (-200-200ºC są też do 1200ºC)

-kompensacja temperaturowa układów elektronicznych

-układy sygnalizacji regulacji i stabilizacji temperatur

-przekaźniki czasowe

-generatory bardzo powolnych drgań

regulacja amplitudy drgań w generatorach

-ochrona elementów przed przeciążeniami

-układy różniczkujące

-stabilizacja napięć i prądów

-pomiar mocy prądów w cz. w zakresie mikrofal

-pomiar ciśnienia gazów

-pomiar poziomu cieczy

Cieplna stała gazowa

Jeżeli termistor znajdujący się w środowisku o temp. To zostanie obciążony stałą wartością prądu elektrycznego wtedy energia dostarczona do termistora równa jest sumie energii zużytej na nagrzanie termistora i energii oddanej przez termistor otoczeniu.
gdzie H pojemność cieplna termistora , K-wsp. strat termistora T_x=T-T₀, t = czas

T_x=(T_x)_max[1-exp(-t/τ)] τ=H/K - stala cieplna termistora

T= τ =>T_x=(1-1/ε)(T_x)_max=0,63(T_x)_max

W praktyce dla t>5τ T_x≈(T_x)_max tj. następuje przejście do stanu ustalonego; wówczas

Wówczas P=K(T_x)_max≈N (moc oddana otoczeniu) tj. (T_x)_max=P/K- wartość pojemności cieplnej H nie wpływa na (T_x)_max lecz jedynie na szybkość ustalania się temperatury elementu.

Termistory PTC charakterystyka R(T) technologia i konstrukcja

Materiały o dodatnim temperaturowym współczynniku zmiany rezystancji wytwarzane w oparciu o BaTiO₃, stosowane w stosunkowo wąskim zakresie temperatur(248-418K) a przy napięciu maksymalnym 273-328K.

Temperatura przemiany (T sw) jest to temperatura, przy której wartość rezystancji równa jest dwukrotnej wartości rezystancji minimalnej. Termistory PTC produkowane są z temperaturą Tsw pomiędzy 25 i 160o C (aż do 270o C o ile są one produkowane jako elementy grzewcze).
Czas przemiany (tsw) to jest czas, jakiego potrzebuje termistor PTC, aby osiągnąć temperaturę Tsw w wyniku przepływu prądu przy stałym napięciu. W tym momencie prąd zmniejsza się do połowy. Czas przemiany można obliczyć z następującego wzoru:
tsw = h * v * (T sw - T amb) / ( It2 * R25 - D * (Tsw - Tamb))
gdzie h = charakterystyczna stała ceramiki 2,5-10-3,
v = objętość ceramiki w mm3,
Tsw = temperatura przemiany
T amb = temperatura otoczenia
lt = prąd w A
D = stała mocy w W/K
Współczynnik temperaturowy oznacza maksymalny współczynnik temperaturowy termistora PTC w tej części charakterystyki, w której jest ona najbardziej stroma.
Bardzo ważne jest, aby nie przekraczać maksymalnego napięcia. Może wówczas nastąpić przebicie i termistor zostanie zniszczony. Nie można także szeregowo łączyć wielu termistorów PTC, aby osiągnąć wyższą wytrzymatość napięciową. Znaczny spadek napięcia powstanie i tak na jednym termistorze i on właśnie zostanie wtedy uszkodzony.

Wielowarstwowe kondensatory do montażu powierzchniowego

Przykładem takich kondensatorów są kondensatory ceramiczne I rodzaju, które charakteryzują się małym tangensem kąta stratności , dużą stabilnością, możliwością TWC(temperaturowy współczynnik pojemności)potrzebnego do kompensacji cieplnej obwodów elektrycznych ( przy C≤1000pF elementy te z powodzeniem mogą zastępować kondensatory mikowe- oznacza to ze wiele firm produkujących gwarantuje: tgδ ≤8*10^-4 przy T<100C R_iz(20C) ≈10^10÷10^11Ω

τ (20C) ≈20÷1000s, τ(100C) ≈5÷15s)

-kategoria klimatyczna kondensatorów powszechnego użytku -40C-(+85C) 10 dób

-kategoria klimatyczna kondensatorów do sprzętu profesjonalnego -55C-(+125C) 21-56 dób

-zależnie od zakresu pojemności kondensatory ceramiczne wykonuje się jako:perełkowe(C=0,5÷10pF),płytkowe(C=0,5÷150pF),rurkowe (C=3÷1000pF), monolityczne wielowarstwowe(szczególnie przydatne do montażu powierzchniowego ang. Surface Mount Technology, SMT) - sposób montowania podzespołów elektronicznych na płytce obwodu drukowanego),które otrzymuje się przez naprzemienne naniesienie i spieczenie bardzo cienkich warstw ceramiki i elektrod

---