Skip to main content

Termistör Nedir & Nasıl Çalışır

TERMİSTÖR NEDİR

Termistör nedir ve nerelerde kullanılır ? Termistör nasıl çalışır ve elektronik devrelere etkisi nedir ? Termistör ne anlama gelmektedir.

Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Termistör Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

TERMİSTÖR

Termistör, bir direnç gibi davranan ve  sıcaklığa duyarlı olan  bir katı hal sıcaklık algılama cihazıdır. Termistörler, ortam sıcaklığındaki değişikliklerle analog bir çıkış voltajı üretmek için kullanılırlar ve bu sebeple de bir dönüştürücü olarak adlandırılabilirler.

Bunun nedeni, ısıdaki fiziksel bir değişiklik nedeniyle termistörün elektriksel özelliklerinde bir değişiklik olmasıdır.

Bir termistör, temel olarak metalize bağlantı uçlarına sahip bir seramik disk veya boncuk üzerine duyarlı yarı iletken bazlı metal oksitlerden yapılan, iki uçlu  hassas bir dönüştürücüdür.Bu, direnç değerini sıcaklıktaki küçük değişikliklerle orantılı olarak değiştirmesini sağlar.Başka bir deyişle, sıcaklığı değiştikçe direnci de artar.Adını ise “Termistör” THERM-ally ve res-ISTOR kelimelerinin bir birleşiminden alır.

Isıya bağlı dirençteki değişimler standart dirençlerde genellikle istenmezken, bu etki birçok sıcaklık algılama devrelerinde iyi bir şekilde kullanılabilir.Bu nedenle doğrusal olmayan değişken dirençli cihazlar olan termistörler, hem sıvıların hem de ortam havasının sıcaklığını ölçmek için birçok uygulamaya sahip sıcaklık sensörleri olarak yaygın şekilde kullanılır.

Aynı zamanda, oldukça hassas metal oksitlerden yapılmış bir katı hal aracı olarak, en dıştaki (değerlik) elektronların daha aktif hale gelmesi ve negatif bir sıcaklık katsayısı üretmesi veya daha az aktif hale gelmesiyle moleküler seviyede çalışırlar.Bu, yaklaşık 200 derece sıcaklığa kadar çalışmalarına izin veren sıcaklık özelliklerine karşı çok iyi bir tekrarlanabilir direnç gösterebilecekleri anlamına gelir.

Öncelikle termistörlerin kullanımı dirençli sıcaklık sensörleri olarak kullanılsa da, direnç ailesine ait dirençli cihazlar olmakla birlikte, bunlar arasında akan akımı kontrol etmek için bir bileşen veya cihazla seri olarak da kullanılabilirler.Başka bir deyişle, akım sınırlayıcı cihazlar olarak da kullanılabilirler.

Termistörler, tepki süresine ve çalışma sıcaklığına bağlı olarak çeşitli tiplerde, malzeme ve boyutlarda mevcuttur.Ayrıca, yüksek çalışma sıcaklıkları ve kompakt bir boyut özelliklerini bize sunarken,nemden kaynaklanan direnç okumalarındaki hataları ortadan kaldırır.En yaygın üç türü ise şunlardır:

Boncuk termistörleri, Disk termistörleri ve Cam kaplı termistörler.

Bu ısıya bağlı dirençler, sıcaklıktaki değişikliklerle direnç değerlerini artırarak veya azaltarak iki yoldan biriyle çalışabilir.

O zaman iki tip termistör vardır: negatif sıcaklık katsayısı (NTC) ve pozitif sıcaklık katsayısı (PTC).

termistör nedir

Negatif Sıcaklık Katsayısı Termistörü

Dirençli termistörlerin veya NTC termistörlerinin negatif sıcaklık katsayısı, etraflarındaki çalışma sıcaklığı arttıkça direnç değerlerini azaltır.Genel olarak, NTC termistörleri, sıcaklığın rol oynadığı hemen hemen tüm ekipman tiplerinde kullanılabildiklerinden en yaygın kullanılan sıcaklık sensörleridir.

NTC sıcaklık termistörleri sıcaklık (R/T) ilişkisine karşı negatif bir elektrik direncine sahiptir.Bir NTC termistörünün nispeten büyük negatif tepkisi, sıcaklıktaki küçük değişikliklerin bile elektrik direncinde önemli değişikliklere neden olabileceği anlamına gelir.Bu, onları doğru sıcaklık ölçümü ve kontrolü için ideal kılar.

Daha önce, bir termistörün direncinin sıcaklığa bağlı olduğu elektronik bir bileşen olduğunu söylemiştik.Böylece, termistörden sabit bir akım gönderirsek ve bunun üzerindeki voltaj düşüşünü ölçersek, direnç ve sıcaklığını belirleyebiliriz.

NTC termistörleri, sıcaklıktaki bir artış ile direnci azaltır ve çeşitli baz direnç ve eğrilerinde bulunur. Genellikle uygun bir referans noktası sağladıkları için oda sıcaklığında, yani 25C, (77F) derecede dirençler ile karakterize edilirler.

Örneğin, 25C derece de 2k2Ω, 25C derecede 10kΩ veya 25Cderecede 47kΩ gibi.

Bir diğer önemli karakteristik ise “B” değeridir.B değeri, yapıldığı seramik malzeme tarafından belirlenen ve iki sıcaklık noktası arasındaki belirli bir sıcaklık aralığı üzerindeki direnç (R/T) eğrisinin gradyanını tanımlayan bir malzeme sabitidir.Her termistör materyali, farklı bir malzeme sabitine ve dolayısıyla sıcaklık eğrisine karşı farklı bir dirence sahip olacaktır.

Daha sonra B değeri, T1 olarak adlandırılan birinci sıcaklıkta veya ana noktada (genellikle 25C derecedir) termistörlere direnç değerini, T1 olarak adlandırılan ikinci sıcaklık noktasında, örneğin 100C derecede termistörlere direnç değerini tanımlar.

Bu nedenle, B değeri , malzeme sabitini T1 ve T2 aralığında olacak şekilde sabit olarak tanımlar.Bu, yaklaşık 3000 ila yaklaşık 5000 arasında herhangi bir yerde verilen tipik NTC termistör B değerleri ile BT1/T2 veya B25/100’dür.

Bununla birlikte, hem T1 hem de T2 sıcaklık noktalarının, 0C derece = 273.15 Kelvin olarak sıcaklık birimlerinde hesaplandığını unutmayın.Dolayısıyla, 25C derece değeri 25 + 273.15 = 298.15K ve 100C derece de 100 + 273.15 = 373.15K gibi. değerlerine eşittir.

Dolayısıyla, belirli bir termistörün B değerini (üreticilerin veri sayfasından elde edilen) bilerek, aşağıdaki normalize edilmiş denklemi kullanarak uygun bir grafik oluşturmak için bir direnç veya sıcaklık tablosu oluşturmak mümkündür:

Termistör Denklemi

B(T1/T2)= (T2 x T1) /(T2 – T1) x Ln(R1/R2)

Burada;

T1, Kelvin değeri olarak ilk sıcaklık noktasıdır.

T2, Kelvin değeri olarak ikinci sıcaklık noktasıdır.

R1, Ohm cinsinden T1 sıcaklığındaki termistör direncidir.

R2, Ohm cinsinden T2 sıcaklığındaki termistör direncidir.

Termistör Örnek Problem 1 :

Bir 10kΩ NTC termistörü, 25 ila 100°C sıcaklık aralığında 3455B değerine sahiptir.Direnç değerini 25C derece de ve 100C derecede hesaplayın.

Verilen veriler: B = 3455, R1 = 25C derece de 10kΩ.°C dereceyi Kelvin derecesine çevirmek için matematiksel sabiti -> 273.15 bu derece ile toplayın.

R1’in değeri zaten 10kΩ baz direnci olarak verilmiştir, bu nedenle 100C derecedeki R2’nin değeri şu şekilde hesaplanır:

B(25/100) = ((100+273.15) x (25+273.15)) / ((100+273.15) – (25+273.15)) x Ln(10000/Rx)

3455 = (111254.6725 / 75) x Ln(10000/Rx)

3455 = 1483.4 x Ln(10000/Rx)

e[3455/1483.4] = 10000/Rx

Rx = 10000/e2.33 = 973Ω

İki noktanın karakteristik grafiğini resimde görebilirsiniz ..

Bu basit örnekte, yalnızca iki nokta bulunduğunu, ancak genellikle termistörlerin sıcaklıktaki değişikliklerle üssel olarak dirençlerini değiştirdiğini, bu yüzden karakteristik eğrilerinin doğrusal olmadığını, dolayısıyla sıcaklıklar ne kadar doğru hesaplanırsa, eğri o kadar doğru olacağını unutmayın.

Sıcaklık 10 20 25 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Direnç 18476 12185 10000 8260 5740 4080 2960 2188 1645 1257 973 765 608

Ve bu noktalar için, B değeri 3455 olan ve 10kΩ NTC Termistör için daha doğru bir özellik eğrisi vermek üzere resimde gösterildiği gibi bir grafik çizilebilir.

NTC Termistör Karakteristiği Eğrisi

Resimde ki grafiğin ,negatif bir sıcaklık katsayısına (NTC) sahip olduğuna dikkat edin, bu artan sıcaklıklarla direncinin azaldığını gösterir.

termistör nasıl çalışır

Sıcaklığı ölçmek için bir termistör kullanma

Peki, sıcaklığı ölçmek için bir termistörü nasıl kullanabiliriz?Artık şimdi bir termistörün dirençli bir cihaz olduğunu biliyoruz ve bu nedenle Ohm yasalarına göre, içinden bir akım geçirirsek, üzerinde bir voltaj düşüşü meydana gelecektir.Bir termistör aktif bir sensör tipi olduğundan, çalışması için bir uyarma sinyali gerektirdiğinden, sıcaklıktaki değişikliklerin bir sonucu olarak direncindeki herhangi bir değişiklik bir voltaj değişikliğine dönüştürülebilir.

Bunu yapmanın en basit yolu, termistörü ifade edildiği gibi potansiyel bir bölücü devrenin bir parçası olarak kullanmaktır.Direnç ve termistör serisi devresine, termistör boyunca ölçülen çıkış voltajı ile sabit bir voltaj uygulanır.

Örneğin, 10kΩ seri dirençli bir 10kΩ termistör kullanıyorsak, 25C derece temel sıcaklıktaki çıkış voltajı, besleme voltajının yarısı kadar olacaktır.

Vout = Vs x [Rth/ (Rth+Rs)]

Termistörün direnci sıcaklıktaki değişikliklerden dolayı değiştiğinde, besleme voltajının termistör boyunca kesilmesi de, çıkış terminalleri arasındaki toplam seri direnç ile orantılı olan bir çıkış voltajı üreterek değişir.

Bu nedenle, potansiyel bölücü devre, termistörün direncinin sıcaklık ile orantılı olarak üretilen çıkış voltajı ile sıcaklık tarafından kontrol edildiği voltaj dönüştürücüye karşı basit bir direnç örneğidir. Böylece termistör ne kadar sıcak olursa voltaj da o kadar düşük olur.

Seri direnç, Rs ve termistör, Rth pozisyonlarını tersine çevirirsek, çıkış gerilimi ters yönde değişecektir, termistör ne kadar sıcak olursa, çıkış gerilimi o kadar yüksek olacaktır.

Ntc termistörlerini, resimde gösterildiği gibi bir köprü devresi kullanarak temel sıcaklık algılama sistemlerinin bir parçası olarak kullanabiliriz.Dirençler R1 ve R2 arasındaki ilişki referans voltajı olan Vref’i istenen değere ayarlar.Örneğin, hem R1 hem de R2 aynı direnç değerine sahipse, referans voltajı besleme voltajının yarısına eşit olacaktır.(Vs /2)

Sıcaklık ve dolayısıyla termistörün direnci değiştikçe, Vth’da ki voltaj da bağlanan amplifikatöre pozitif veya negatif bir çıkış sinyali üreten Vref’ten daha yüksek veya daha düşük olarak değişir.

Bu temel sıcaklık algılama köprüsü devresi için kullanılan amplifikatör devresi, yüksek hassasiyet ve amplifikasyon için diferansiyel bir amplifikatör veya On-Off anahtarlaması için basit bir Schmitt-trigger devresi olarak çalışabilir.

Bir akımın bir termistörden bu şekilde geçirilmesinin sorunu ise, termistörlerin kendi kendine ısınma etkileri denilen şeyi deneyimlemeleridir, yani I^2 x R güç dağılımı, termistörün yaydığı ve termistörün alabileceğinden daha fazla ısı yaratacak kadar yüksek olabilir ki bu durumda üretilen direnç değerleri yanlış sonuçlar doğurabilir.

Bu nedenle, eğer termistörden geçen akım çok yüksekse, güç kaybının artmasına neden olabilir ve sıcaklık arttıkça direncinin azalması, daha fazla akımın akmasına neden olur, bu da sıcaklığı Termik Kaçağı olarak bilinen durumla daha da arttırır.

Başka bir deyişle, termistörün ölçülen dış sıcaklık nedeniyle ısınmasını değil, kendi sıcaklığının yükselmesini istiyoruz ki aksi durumlar bizim için sorun çıkartacaktır.

Daha sonra, seri direnç için  Rs değeri, termistörün kullanılması muhtemel sıcaklık aralıkları üzerinde oldukça geniş bir etki tepki sağlamak için uygun bir şekilde seçilmeli ve aynı zamanda akımı en yüksek sıcaklıkta güvenli bir değerle sınırlandırmak için seçilmelidir.

Bunu iyileştirmenin ve sıcaklığa (R/T) karşı daha doğru bir direnç dönüşümüne sahip olmanın bir yolu, termistörü sabit bir akım kaynağı ile sürmektir.Dirençteki değişiklik, üretilen voltaj düşüşünü ölçmek için ,termistörden geçen küçük ve ölçülen bir doğru akım veya direkt akım kullanılarak ölçülebilir.

Kalkış Akımı (Inrush Current) Bastırmada Kullanılan Termistör

Termistörlerin öncelikle dirençli sıcaklığa duyarlı dönüştürücüler olarak kullanıldığını gördük, ancak termistörün direnci, harici sıcaklık değişimleriyle veya bunların içinden geçen elektrik akımının neden olduğu sıcaklıktaki değişimlerle değişebildiğini de gördü.Tüm bunların ötesin de zaten dirençli cihazlar olduğunu biliyoruz.

Ohm Yasasına göre, elektrik akımı, R direnci üzerinden geçtiğinde, uygulanan voltajın bir sonucu olarak, I^2 x R ısıtma etkisinden dolayı ısı şeklinde güç harcandığını söylemektedir.Akımın bir termistördeki kendi kendine ısınma etkisi nedeniyle, bir termistör akımdaki değişikliklerle direncini değiştirebilir.

Motorlar, transformatörler, balast aydınlatması vb. gibi endüktif elektrikli cihazlar ilk açıldığında aşırı ani akım çekmektedirler.Ancak, seri bağlantılı termistörler, bu yüksek başlangıç ​​akımlarını sfe değerine etkili bir şekilde sınırlamak için kullanılabilir.Düşük akım direnci (25C derecede) olan NTC termistörleri genel olarak akım regülasyonu için kullanılır.

Kalkış Akımı Sınırlayıcı Termistör

Kalkış akımı engelleyicileri ve dalgalanma sınırlayıcıları, içinden geçen yük akımı ile ısıtıldığından direnci çok düşük bir değere düşen seri bağlı termistör tipleridir.İlk çalıştırmada, termistörlerin soğuk direnç değeri (taban direnci) -> yükün ilk başlangıç ​​akımını kontrol ettiğinden oldukça yüksektir.

Yük akımının bir sonucu olarak, termistör ısınır ve direncini nispeten yavaş bir şekilde azaltır ve bu noktaya yayılan güç, yük boyunca  uygulanan voltajın çoğuyla düşük direnç değerini korumak için yeterlidir.

Kütlesinin ısıl ataletinden dolayı, bu ısıtma etkisi, yük akımının anında değil, kademeli olarak arttığı birkaç saniye alır, bu nedenle herhangi bir yüksek başlangıç ​​akımı sınırlanır ve çektiği güç buna göre azalır.

Bu ısıl hareket nedeniyle, ani akım bastırma termistörleri düşük direnç durumunda çok sıcak çalışabilir, bu nedenle NTC termistörün direncinin gerekli ani akımı sağlamak için yeterli bir şekilde artmasını sağlamak için güç kesildikten sonra bir dahaki sefere gerekli bastırma için soğuma veya geri kazanım süresi gerekir.

Böylece bir akım sınırlayıcı termistörün tepkime hızı, zaman sabiti ile verilir.Yani, değişime karşı direncin değişmesi için toplam değişimin % 63’ü (yani 1 ila 1/Ɛ) alınır.

Örneğin, ortam sıcaklığının 0 ila 100C derece arasında değiştiğini varsayalım, o zaman %63 zaman sabiti , termistörün 63C derecede dirençli bir değere sahip olması için geçen zaman olacaktır.

Bu nedenle NTC termistörleri istenmeyen yüksek ani akımlardan koruma sağlarken, yüke güç sağlayan sürekli çalışma sırasında dirençleri gözle görülür derecede düşük kalır.Buradaki avantaj, aynı güç tüketimi ile standart sabit akım sınırlama dirençlerinden çok daha yüksek ani akımları etkili bir şekilde idare edebilmeleridir.

Termistör Özet :

Burada, termistörler hakkındaki bu derste, bir termistörün, ortam sıcaklığındaki değişikliklerle direnç değerini değiştiren iki terminalli dirençli bir transdüser olduğunu, dolayısıyla termal direnç adını aldığını veya sadece “termistör” olduğunu gördük.

Termistörler, yarı iletken metal oksitler kullanılarak yapılmış ucuz, kolay elde edilebilir sıcaklık sensörleridir ve negatif sıcaklık katsayısı (NTC) direnç veya pozitif sıcaklık katsayısı (PTC) ile mevcuttur.

Aradaki fark, NTC termistörlerinin sıcaklık arttıkça dirençlerini düşürürken, PTC termistörleri sıcaklık arttıkça dirençlerini arttırır.

NTC termistörleri en yaygın kullanılanlardır (özellikle 10K ntc termistördür) ve ilave seri direnç ile birlikte Rs, sıcaklıktaki değişikliklerden dolayı direncinde değişiklik göstererek , sıcaklığı değişen ve böylece de basit bir potansiyel bölücü devrenin bir parçası olarakta kullanılabilirler.

Bununla birlikte, kendi kendine ısınmanın etkilerini azaltmak için termistörün çalışma akımı mümkün olduğu kadar düşük tutulmalıdır.Çok yüksek çalışma akımlarını geçerlerse, termistörden hızlı bir şekilde yayılandan yanlış sonuçlara neden olabilecek kadar fazla ısı oluşturabilirler.

Termistörler, temel dirençleri ve B değerleri ile karakterize edilir.Baz direnci, örneğin 10kΩ, olan termistörün belirli bir sıcaklıktaki, genellikle 25C derecedeki direnci , şöyle tanımlanır: R25.

B değeri, sıcaklık (R/T) üzerindeki direnç eğrisinin eğiminin şeklini tanımlayan sabit bir malzeme sabitidir.

Ayrıca termistörlerin harici bir sıcaklığı ölçmek için kullanılabileceğini veya içinden geçen akımın neden olduğu I^2xR ısıtma etkisinin bir sonucu olarak bir akımı kontrol etmek için kullanılabileceğini gördük.

Bir NTC termistörünü yüke seri bağlayarak, yüksek ani akımları etkin bir şekilde sınırlamak mümkündür.

TERMİSTÖR NEDİR SONUÇ :

Bugün Termistör Nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.Umuyorum sizler adına faydalı bir yazı olmuştur.

Bizi takipte kalın.

İyi Çalışmalar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.