Что такое терморезистор?

Терморезистор это полупроводник, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Этот компонент изобрел Самюэлем Рубеном в далеком 1930. Терморезисторы обычно изготавливают из материалов с большим температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), который, как минимум, на порядок больше, чем ТКС металлов и их сплавов.

В электронике и метрологии с помошью этого полупроводникового компонента, обычно измеряют и оценивают температуру.

На самом деле, терморезисторы служат не только для контроля и измерения температуры. Оказывается, они нашли широкое применение и как защитные устройства в схемах электроники. Также их частенько используют в автомобильных усилителях мощности, в цепях защиты усилителя от перегрева.

Обозначение терморезистора на принципиальных схемах

В зависимости от области применения и типа этого полупроводникового радиокомпонента обозначение его на принципиальной схеме может быть с незначительными различиями. Но терморезистор всегда можно узнать по характерной надписи t или t0.

условное обозначение терморезистора

Основные технические параметры терморезистора

ТКС - температурный коэффициент сопротивления. Этот главный параметр показывает, на какую величину изменится сопротивление элемента при изменении температуры на 10С (один градус Цельсия) или один градус Кельвина.

Номинальное сопротивление – это величина характеризует истинное сопротивление терморезистора при нулевой температуре.

Диапазон нормальной работы. Они делятся на низкотемпературные (ниже 170К), среднетемпературные (от 170 до 510 К) и высокотемпературные (более 570К) разновидности.

Мощность рассеяния. Это технический параметр показывает, в каких пределах терморэлемент во время своей работы обеспечивает сохранение заданных характеристик, в соответствии с ТУ (технические условия).

Виды терморезисторов

По методу нагрева их можно разделить на две группы:

Способ прямого нагрева терморезистора. Нагрев электронного компонента осуществляется внешним воздухом или током протекающим через сам термоэлемент. Терморезисторы с прямым нагревом, обычно, применяются для измерения температуры, или температурной компенсации. Такие терморезисторы можно встретить в схемах термостатов, термометров, зарядных устройствах для Li-ion батарей.
При косвенном нагреве терморезистор нагревается рядом расположенным нагревательным компонентом. При этом он и нагревательный элемент электрически не связаны между собой. В этом случае его, сопротивление определяется функцией тока, идущего через нагреватель, а не через термосопротивление. Терморезисторы с косвенным способом нагрева это универсальные комбинированные приборы.

По виду зависимости изменения сопротивления от температуры они делят на два основных типа:

NTC-термисторы. Negative Temperature Coefficient - с отрицательным коэффициентом сопротивления при их нагреве сопротивление снижается.
PTC-термисторы - больше известные как позисторы. Positive Temperature Coefficient - с положительным коэффициентом сопротивления").
NTC терморезисторы

Обозначается на принципиальных схемах эта разновидность следующим образом:

Как видно из обозначения на схеме, стрелки разнонаправлены, что лишний раз подчеркивает главное техническое свойство NTC-терморезистора: если температура увеличивается (стрелка вверх), сопротивление снижается (вторая стрелка направлена вниз). И наоборот. В практической радиоэлектронике этот радиокомпонент можно увидеть практически в любом импульсном блоке питания. Например в блоке питания персонального компьютера.

На корпусе NTC-терморезистора, обычно, указывается его сопротивление при 250С (для данного радиоэлемента это 5 Ом) и максимальный рабочий ток. Обычно он составляет несколько ампер. Чаще всего данный радиокомпонент устанавливается последовательно, на входе сетевого напряжения 220 Вольт.

Поэтому весь потребляемый ток идет через него. Он также ограничивает пусковой ток, который возникает из-за заряда электролитических конденсаторов блока питания защищая выпрямитель.

При каждом включении блока питания емкости начинают заряжаться, а через терморезистор начинает течь ток. Сопротивление элемента при этом велико, так как он ещё не успевает нагреться. Протекающий через него, ток постепенно разогревает его. Сопротивление терморезистора снижается, и он практически не оказывает сопротивления протеканию тока Таким образом, за счёт NTC-терморезистора обеспечивается "плавный запуск" схемы и зашита от пробоя диодного моста.

Понятно, что пока импульсный источник питания работает, NTC-терморезистор находится как бы в "подогретом" состоянии.

Если в схеме выйдет из строя какой либо элемент, то, резко увеличивается и ток потребления. При этом частенько, и сам NTC-термистор сгорает из-за превышения максимально допустимого рабочего тока.

Позисторы или PTC-терморезисторы

Наиболее часто позисторы используются в качестве предохранителей в различных схемах защиты от перегрузок по напряжению или току. В качестве примера приведу схему применяемую для защиты первичной обмотки трансформатора. Схема с применением позистора для защиты обмотки трансформатора Еще позисторы часто используют в роли переключателей в схемах пусковых устройств.

Схема  с применением позистора для защиты обмотки трансформатора

Благодаря хорошей температурной чувствительности и положительному ТКС, PTC-терморезисторы могут одномоментно работать в роли нагревательного элемента и термодатчика. Некоторые типы позисторов применяются в электрике в схемах запуска люминесцентных ламп.

Стоит отметить, что позисторы получили менее широкое распространение в электронике, чем их братья NTC-термисторы. Условное обозначение позистора на схеме следующее.

PTC-терморезисторы чаще всего можнобыло встретить на плате любого старого цветного кинескопного телевизора. Там он использовался в схеме размагничивания. Одна из разновидностей такого элемента - это самовосстанавливающийся предохранитель.

Справочник по отечественным терморезисторам