บทความนี้สำรวจบทบาทหลายแง่มุมและเทอร์มิสเตอร์ที่หลากหลายการกำหนดกลไกการปฏิบัติงานลักษณะโครงสร้างและบทบาทสำคัญที่พวกเขาเล่นในเทคโนโลยีที่ทันสมัยในอุตสาหกรรมต่างๆโดยการตรวจสอบความแตกต่างทางเทคนิคของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ (NTC) และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC) เทอร์มิสเตอร์พร้อมกับตัวแปรพิเศษเช่น Silistors และ PTC แบบสลับกันเราจะเจาะลึกลงไปในความซับซ้อนทางเทคโนโลยี
เทอร์มิสเตอร์เป็นชนิดของตัวต้านทานที่เปลี่ยนความต้านทานอย่างมีนัยสำคัญกับการแปรผันของอุณหภูมิทำให้มีประโยชน์อย่างมากในการใช้งานจำนวนมากคำว่า "Thermistor" รวม "ความร้อน" และ "ตัวต้านทาน"ซึ่งแตกต่างจากตัวต้านทานมาตรฐานที่รักษาความต้านทานที่สอดคล้องกันโดยมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิน้อยที่สุดเทอร์มิสเตอร์ได้รับการออกแบบให้มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิขนาดใหญ่ทำให้สามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็ว
เทอร์มิสเตอร์ส่วนใหญ่จำแนกตามค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเทอร์มิสเตอร์เหล่านี้ลดลงในความต้านทานเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นพวกเขามักใช้ในการตรวจสอบอุณหภูมิและระบบควบคุมเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของพวกเขาสามารถคาดการณ์ได้ด้วยการเลื่อนอุณหภูมิในความแตกต่างเทอร์มิสเตอร์ PTC เพิ่มความต้านทานเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นสถานที่ให้บริการนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับบทบาทการป้องกันวงจรซึ่งช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไปโดยการลดการไหลของกระแสเมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป
รูปที่ 2 สัญลักษณ์วงจรเทอร์มิสเตอร์
สัญลักษณ์วงจรสำหรับเทอร์มิสเตอร์เป็นรุ่นที่แก้ไขของสัญลักษณ์ตัวต้านทานมาตรฐานซึ่งแสดงด้วยสี่เหลี่ยมผืนผ้าเส้นทแยงมุมที่มีส่วนแนวตั้งสั้น ๆ ข้ามสี่เหลี่ยมนี้แยกแยะได้อย่างชัดเจนในแผนผังอิเล็กทรอนิกส์ในขณะที่มีการเปลี่ยนแปลงบางอย่างเช่นการใช้สัญลักษณ์ตัวต้านทานซิกแซกเก่า ๆ สี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีเส้นทแยงมุมและแนวตั้งเป็นที่พบได้บ่อยที่สุดและเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางสัญลักษณ์มาตรฐานนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเทอร์มิสเตอร์สามารถระบุได้ง่ายส่งเสริมความสอดคล้องและความชัดเจนในเอกสารการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์
เทอร์มิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ต้านทานที่มีความต้านทานแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญกับอุณหภูมิทำให้มีประโยชน์สำหรับการตรวจจับอุณหภูมิและการควบคุมที่แม่นยำ
รูปที่ 3 ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ (NTC) เทอร์มิสเตอร์
เทอร์มิสเตอร์ NTC ลดลงในความต้านทานเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความสัมพันธ์แบบผกผันนี้เป็นไปตามสมการ Steinhart-Hart ซึ่งอธิบายความสัมพันธ์ของอุณหภูมิความต้านทานอย่างแม่นยำเทอร์มิสเตอร์ NTC ทำจากวัสดุเช่นแมงกานีสนิกเกิลโคบอลต์ออกไซด์และทองแดงซึ่งมีส่วนทำให้คุณสมบัติที่ไวต่ออุณหภูมิใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์ยานยนต์เพื่อตรวจสอบอุณหภูมิของเหลวในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปและในอุปกรณ์การแพทย์ที่มีความแม่นยำยืนกรานปกป้องวงจรจากการไหลเข้าของกระแสไฟฟ้าในการเพิ่มขึ้นโดยค่อยๆเพิ่มความต้านทานเมื่อพวกเขาร้อนขึ้นดังนั้นจึง จำกัด การไหลของกระแสในระหว่างการเริ่มต้นอุปกรณ์
รูปที่ 4 ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC) เทอร์มิสเตอร์
เทอร์มิสเตอร์ PTC เพิ่มความต้านทานด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นคุณลักษณะนี้มีประโยชน์สำหรับการ จำกัด การ จำกัด ปัจจุบันและการป้องกันกระแสเกินเทอร์มิสเตอร์ PTC มักทำจากแบเรียมไททาเนตและเซรามิก polycrystalline อื่น ๆทำหน้าที่เป็นฟิวส์การรีเซ็ตตนเองในวงจรเมื่อกระแสไฟฟ้าสูงเพิ่มอุณหภูมิความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์จะเพิ่มขึ้นลดการไหลของกระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันความเสียหายทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบความร้อนที่ควบคุมตนเองที่รักษาอุณหภูมิคงที่โดยไม่ต้องใช้ระบบควบคุมแยกต่างหาก
รูปที่ 5 Silistor
ประเภทของเทอร์มิสเตอร์ PTC ที่ทำจากซิลิคอน Silistors นำเสนอการตอบสนองเชิงเส้นต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิที่แม่นยำในช่วงที่แคบกว่าเมื่อเทียบกับเทอร์มิสเตอร์ออกไซด์โลหะ
ความคิดที่ว่าการเปลี่ยนแปลงความต้านทานกับอุณหภูมิเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่ศตวรรษที่สิบเก้าMichael Faraday สังเกตเห็นค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ (NTC) เป็นครั้งแรกในซิลเวอร์ซัลไฟด์ในปี 1833 อย่างไรก็ตามมันไม่ได้จนกว่าปี 1940 ที่เทอร์มิสเตอร์ออกไซด์ของโลหะออกไซด์ถูกผลิตในเชิงพาณิชย์หลังสงครามโลกครั้งที่สองความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์นำไปสู่การพัฒนาของเทอร์มิสเตอร์ที่ทำจากคริสตัลเจอร์เมเนียมและซิลิกอน
นวัตกรรมเหล่านี้ขยายการใช้เทอร์มิสเตอร์อย่างมากตั้งแต่เซ็นเซอร์อุณหภูมิที่เรียบง่ายไปจนถึงกลไกการควบคุมที่ซับซ้อนในการตั้งค่าอุตสาหกรรมความก้าวหน้านี้แสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงบทบาทที่เพิ่มขึ้นของเทอร์มิสเตอร์ในการใช้งานทางเทคนิคทั้งในชีวิตประจำวันและพิเศษ
รูปที่ 6 กายวิภาคของเทอร์มิสเตอร์
เทอร์มิสเตอร์มาในรูปทรงต่าง ๆ รวมถึงแผ่นดิสก์แบนเม็ดและแท่งเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการใช้งานและอุณหภูมิที่แตกต่างกันแต่ละรูปร่างได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสัมผัสความร้อนด้วยพื้นผิวหรือพอดีกับอุปกรณ์เฉพาะอย่างราบรื่น
เทอร์มิสเตอร์ออกไซด์เมทัลลิกซึ่งทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพระหว่าง 200 ถึง 700 K ทำจากการผสมของแมงกานีสนิกเกิลโคบอลต์ทองแดงและเฟอร์ริกออกไซด์วัสดุเหล่านี้มีพื้นดินอย่างประณีตบีบอัดและเผาเพื่อปรับปรุงการตอบสนองทางความร้อนของพวกเขา
สำหรับแอปพลิเคชันที่อุณหภูมิต่ำต่ำกว่า 100 K เทอร์มิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ตั้งอยู่ในเจอร์เมนเนอร์เป็นที่ต้องการพวกเขามีความไวและความแม่นยำที่เหนือกว่าในสภาพแวดล้อมที่เย็น
รูปที่ 7 ข้อกำหนดเทอร์มิสเตอร์
เมื่อประเมินเทอร์มิสเตอร์ข้อกำหนดที่สำคัญหลายประการจะหมดหวังเหล่านี้รวมถึงความต้านทานฐานค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิปัจจัยการกระจายความร้อนการกระจายพลังงานสูงสุดและช่วงอุณหภูมิการทำงานพารามิเตอร์เหล่านี้มีรายละเอียดในแผ่นข้อมูลซึ่งจำเป็นสำหรับการเลือกเทอร์มิสเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ
เทอร์มิสเตอร์มีค่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ที่ต้องการการตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเช่นเครื่องตรวจจับอัคคีภัยพวกเขายังมีบทบาทสำคัญในวงจรที่ออกแบบมาสำหรับการควบคุมอุณหภูมิและการป้องกันที่แม่นยำเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพที่ดีที่สุดและความปลอดภัยในระบบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ
เทอร์มิสเตอร์เป็นส่วนประกอบแบบไดนามิกในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เนื่องจากความไวและความแม่นยำในการวัดและควบคุมอุณหภูมิ
แอปพลิเคชั่นอุตสาหกรรม: ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมเทอร์มิสเตอร์ให้แน่ใจว่าสภาพการทำงานที่ดีที่สุดเทอร์มิสเตอร์รักษาระดับอุณหภูมิและความชื้นที่แม่นยำหมดหวังสำหรับกระบวนการที่ต้องมีการควบคุมสภาพอากาศที่เข้มงวดพวกเขาตรวจสอบอุณหภูมิระหว่างการปรุงอาหารการแช่แข็งและการจัดเก็บเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและคุณภาพของอาหารการอ่านอุณหภูมิที่แม่นยำจากเทอร์มิสเตอร์ใช้ในการรักษาความสมบูรณ์ของปฏิกิริยาทางเคมี
อุตสาหกรรมยานยนต์: เทอร์มิสเตอร์ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและประสิทธิภาพในระบบยานยนต์โดยการวัดน้ำมันเครื่องและอุณหภูมิสารหล่อเย็นช่วยในการตรวจจับความร้อนสูงเกินไปและป้องกันความเสียหายของเครื่องยนต์ในยานพาหนะไฟฟ้าเทอร์มิสเตอร์ตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและป้องกันความร้อนสูงเกินไปยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่และปรับปรุงความปลอดภัย
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและอุปกรณ์ในครัวเรือน: เทอร์มิสเตอร์ถูกรวมเข้ากับอุปกรณ์ในครัวเรือนและอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากที่ตรวจสอบอุณหภูมิซีพียูเปิดใช้งานกลไกการระบายความร้อนเมื่อจำเป็นเพื่อป้องกันความเสียหายและการทำงานที่มีประสิทธิภาพในเทอร์โมสแตทอัจฉริยะเทอร์มิสเตอร์จะตรวจสอบและปรับอุณหภูมิในร่มโดยอัตโนมัติเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
อุปกรณ์การแพทย์: ในอุปกรณ์การแพทย์เทอร์มิสเตอร์มีอิทธิพลซึ่งความแม่นยำนั้นร้ายแรงพวกเขารักษาอุณหภูมิที่มั่นคงที่จำเป็นสำหรับตู้อบทารกแรกเกิดและจุลชีววิทยาเทอร์มิสเตอร์ให้ความมั่นใจในการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำในอุปกรณ์ที่เก็บเลือดวัคซีนและวัสดุชีวภาพอื่น ๆ รักษาความมีชีวิตของพวกเขา
การจัดการพลังงาน: เทอร์มิสเตอร์มีบทบาทสำคัญในการจัดการพลังงานพวกเขาตรวจสอบและจัดการอุณหภูมิของส่วนประกอบต่าง ๆ ซึ่งมีส่วนช่วยในการกระจายพลังงานที่มีประสิทธิภาพและลดของเสียในแผงโซลาร์เซลล์และกังหันลมเทอร์มิสเตอร์ตรวจสอบอุณหภูมิเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพและป้องกันความเสียหายจากความร้อนสุดขั้ว
การวิจัยและพัฒนา: ในห้องปฏิบัติการเทอร์มิสเตอร์เหมาะสำหรับการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำในการทดลองและสภาพแวดล้อมการทดสอบเพื่อให้มั่นใจว่าเงื่อนไขการทดลองที่สอดคล้องกัน
การบินและอวกาศและการป้องกัน: เทอร์มิสเตอร์เป็นหลุมฝังศพในการบินและอวกาศและการป้องกันพวกเขาตรวจสอบและควบคุมห้องโดยสารอุปกรณ์และอุณหภูมิของเครื่องยนต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัยในสภาพที่รุนแรงเทอร์มิสเตอร์รักษาอุณหภูมิอุปกรณ์ภายในขีด จำกัด การทำงานที่ปลอดภัยในสุญญากาศของอวกาศ
รูปที่ 8 การสลับเซรามิก PTC เทอร์มิสเตอร์
เทอร์มิสเตอร์ PTC Switching PTC มีความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเอกลักษณ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นต่ำกว่าจุดคูรีความต้านทานของพวกเขาลดลงเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิอย่างไรก็ตามเมื่ออุณหภูมิถึงจุดคูรีความต้านทานของพวกเขาจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก
การเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่คมชัดนี้ที่จุดคูรีเป็นแบบไดนามิกสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการควบคุมที่แม่นยำมากกว่าการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิเทอร์มิสเตอร์เหล่านี้มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดการความร้อนและฟังก์ชั่นป้องกันในวงจรอิเล็กทรอนิกส์พวกเขาช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไปโดยการ จำกัด การไหลของกระแสเมื่ออุณหภูมิสูงเกินไป
โดยทั่วไปเนื่องจากความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับอุณหภูมิที่หลากหลายและการตอบสนองแบบไดนามิกต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเทอร์มิสเตอร์โดดเด่นในการตัดสินใจเลือกชิ้นส่วนในแพนธีออนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตั้งแต่ยานยนต์ไปจนถึงการบินและอวกาศอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคไปจนถึงการจัดการพลังงานการใช้งานของเทอร์มิสเตอร์มีความหลากหลายเช่นเดียวกับที่เป็นอันตรายพวกเขาไม่เพียง แต่เพิ่มประสิทธิภาพการปฏิบัติงานและความปลอดภัย แต่ยังมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาและพัฒนาในด้านวิทยาศาสตร์ต่างๆการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและการปรับแต่งเทคโนโลยีเทอร์มิสเตอร์ซึ่งเน้นย้ำโดยความก้าวหน้าทางประวัติศาสตร์และนวัตกรรมทางวัสดุยังคงขยายยูทิลิตี้ของพวกเขาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจว่าเทอร์มิสเตอร์ยังคงอยู่ในระดับแนวหน้าของการใช้งานที่ไวต่ออุณหภูมิ
ความสามารถของเทอร์มิสเตอร์ในการปรับให้เข้ากับความต้องการในการปฏิบัติงาน - ไม่ว่าจะผ่านการตรวจจับอุณหภูมิอย่างรวดเร็วหรือข้อ จำกัด ในปัจจุบันที่มีประสิทธิภาพทำให้พวกเขามีค่าทั้งในการใช้งานทั้งในชีวิตประจำวันและความเชี่ยวชาญสูงอนาคตของเทอร์มิสเตอร์ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในด้านวิทยาศาสตร์วัสดุและวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์สัญญาว่าจะรวมการรวมและการทำงานที่มากขึ้นในโลกอัตโนมัติและพลังงานที่ใส่ใจ
เทอร์มิสเตอร์ใช้ในการวัดอุณหภูมิเป็นหลักมันเป็นชนิดของตัวต้านทานที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญและคาดการณ์ได้ด้วยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิคุณสมบัตินี้ทำให้เหมาะสำหรับการตรวจจับอุณหภูมิและการควบคุมอุปกรณ์เช่นเทอร์โมสแตทเซ็นเซอร์ยานยนต์และเครื่องใช้ในครัวเรือน
เทอร์มิสเตอร์ทำงานบนหลักการที่ความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากคุณสมบัติของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ทำเทอร์มิสเตอร์เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความต้านทานของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (NTC) เทอร์มิสเตอร์จะลดลงและเทอร์มิสเตอร์อุณหภูมิบวก (PTC) เทอร์มิสเตอร์ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น
ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์จะเพิ่มขึ้นหรือลดลงตามอุณหภูมิขึ้นอยู่กับประเภทของมันสำหรับเทอร์มิสเตอร์ NTC ความต้านทานจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นในทางกลับกันสำหรับเทอร์มิสเตอร์ PTC ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
ในการวัดความต้านทานโดยใช้เทอร์มิสเตอร์คุณสามารถเชื่อมต่อกับวงจรง่าย ๆ รวมถึงแหล่งพลังงานและวัดแรงดันไฟฟ้าทั่วเทอร์มิสเตอร์การใช้กฎของโอห์ม (v = ir) โดยที่ v คือแรงดันไฟฟ้าฉันเป็นปัจจุบันและ r คือความต้านทานคุณสามารถคำนวณความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์จากแรงดันไฟฟ้าและค่าปัจจุบัน
ในการใช้เทอร์มิสเตอร์สำหรับการวัดอุณหภูมิให้รวมเข้ากับวงจรตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานแรงดันไฟฟ้าทั่วเทอร์มิสเตอร์จะถูกวัดแรงดันไฟฟ้านี้เกี่ยวข้องกับความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ซึ่งเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิด้วยการปรับเทียบการอ่านแรงดันไฟฟ้ากับอุณหภูมิที่รู้จักคุณสามารถสร้างโปรไฟล์ที่ช่วยให้คุณสามารถแปลงการวัดแรงดันไฟฟ้าในอนาคตเป็นการอ่านอุณหภูมิได้โดยตรง