Главная Промышленные терморезисторы



Так как коэффициент В и ТКС а являются двумя различными Иювмами выражения одного и того же свойства материала и так ак коэффициент В и удельное оонротивление непосредственно свя-\ны друг с Другом для данной оксидной системы, то отсюда следует что удельное сопротивление и ТКС также непосредственно связаны между собой при данной температуре. Эта евязьиллюстри-п\ется рис. 3.5 для системы оксидов меди, марганца и никеля различного состава при температуре 25°С.

Температура двукратного изменения сопротивления. Иногда полезно знать изменение температуры АГ, при котором сопротивление терморезистора уменьшается вдвое или вдвое увеличивается относительно своего значения при некоторой произвольно выбранной эталонной температуре Тт. Такое АГ носит название температуры двукратного изменения сопротивления. Условие, соответствующее такому изменению сопротивления, можно «айти из уравнения (3.5):

±ln2 = 5(;--J-V (3.11)

; А Т Тг J

Согласно (3.10) аг=-В/Т%, поэтому можно написать

(3.12)

-а,±(1п2)/Тг

где йг - ТКС при температуре Тг.

Знак плюс в уравнении 1(3.12) соответствует увеличению, а знак минус - уменьшению соцротивления в 2 раза.

3.2. Вольт-амперная характеристика

Наиболее интересным и практически полезным свойством терморезистора с отрицательным ТКС является падение напряжения и на приборе при увеличении постоянного тока /, протекающего через прибор. На рис. 3.7 приведена статическая вольт-амперная характеристика бусинкового терморезистора, подвешенного в воздухе; замеры тока и напряжения проводились через промежутки времени, достаточные для достижения стационарного состояния. При очень слабых токах мощность, рассеиваемая терморезистором, слишком мала и характеристика подчиняется закону Ома. С увеличением тока температура бусинки становится выше окружающей температуры за счет выделения джоу-лева тепла. Это увеличение температурь! показано соответствующими цифрами на вольт-амперной характеристике (см. рис. 3.7). При определенном

грп Статическая вольт-амперная характеристика типового терморезистора. Цифры

а кривой показывают превышение темпера-

УРЫ относительно окружающей температуры в градусах Цельсия




значении тока напряжение достигает максимума и затем ущ шается при дальнейшем увеличении тока. Напряжение в та- муме характеристики или напряжение перегиба обычно ooogj

чается Umax-

Поскольку тожи и напряжения различных терморезисторов меняются в широких пределах, то вольт-амперные характерист часто удобнее строить в двойном логарифмическом масштабе, рис. 3.8 построена такая вольт-амперная характеристика по д ным, заимствованным из рис. 3.7. В двойном логарифмичес!!

масштабе линия с начло -f-45° соответствует линии rs тоянного сопротивления, а ния с наклоном -45° - лщц постоянной мощности.


0,1 1,0

тон, ма

Рис. 3.8. Статическая вольт-амп пая характеристика (та же, что , иа рис. 3.7), построенная в ла рифмическом масштабе. ДиагоиД ные линии дают значения coif тивления и мощности

Максимальное напряжение. Для конкретного терморезистор! прямого подогрева вольт-амперная характеристика и 31начение Umi могут смещаться при изменении мощности, рассеиваемой npn6q ром в окружающую среду. Этого можно добиться изменение давления воздуха вокруг бусинки, изменением окружающей cpJ ды, а также изменением овязи между прибором и средой (яаира мер, заставив воздух перемещаться вокруг бусинки). Все эти фа! торы изменяют теплопроводность терморезистора или его козф фициент рассеяния К. Из рис. 3.9 видно, что Uma% можно увели


/Д-/С-* 10- to 1 Тт,А

Рис. 3 9. Вольт-амперные характеристики, построенные в логарифмическом масштабе для трех значений коэффициента рассеяния К, мВт/К


SO 100 150 гос

Рис 3.10 Вольт-ампеоиые характери» стики стержневого терморезистора при трех значениях окружающей температуры. По оси абсцисс -ток, мА



или уменьшить примерно в 3 раза, точнее, в У\0 раз за счет . ттичения или уменьшения коэффициента рассеяния в 10 раз. гТзменение температуры окружающей среды также изменяет фор-увольт-ампериой характеристики и положение Umax- На рис. 3.10 показано, как напряжение плавно уменьшается с увеличением температуры окружающей среды.

В точке максимума напряжения выражения для сопротивления и мощности принимают вид:

шах = окрехр (5/Гиах-5/Г„„р) =t/ax max I (3.13)

Рш.х =К{Т-Т,) = [/ах шах, (3.14)

/( - коэффициент рассеяния, мВт/°С. Исключая /max ИЗ выражбний (3.13) и (3.14), получаем

t/„,ax = [окр/С (Гах-Токр) ехр (В/Т,,-В/Т,,)у/ (3.15)

продифференцировав уравнения (3.13) и (3.14) по току и приравняв производные нулю (так как dUldI=0 в точке перегиба), находим

шах ~ (тах окр)-

Следовательно, температура прибора при максимальном напряжении

7max=-f (1-K1-4W5). (3 16)

Воспользовавшись биномиальным разложением для (1- ~ kd/B), найдем

7max=70Kp(l+W5)- (3-17)

Так как для большинства реальных терморезисторов с отрицательным ТКС коэффициент В лежит в пределах 1500-6000 К, то температура Тах превышает температуру окружающей среды не более чем па 15-60° С. Если же выполняется условие 5<47окр (т. е. S<:1200K при комнатной температуре), то максимум напряжения отсутствует.

Коэффициент рассеяния. Как уже говорилось, подведение мощности к терморезистору ведет к выделению джоулева тепла, сопровождающемуся изменением его сопротивления. При это1М коэффициент рассеяния К можно определить как мощность, необходимою для увеличения температуры прибора на ГС относительно температуры окружающей среды. Если предположить естественное охлаждение, то стационарное равновесие между подводимой электрической мощностью и тепловой мощностью, рассеивае-*ои в материале терморезистора, можно выразить так:

Р = [ =/((Г-Г„,р), (3 18)

Где К. не зависит от температуры Г, причем все части терморезистора находятся при одинаковой температуре Т.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [12] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67


0.0122