Что такое терморезистор и как он работает
Терморезистор — это специальный полупроводниковый элемент, который функционирует как датчик температуры, основанный на изменении электрического сопротивления в зависимости от степени нагрева. Когда через прибор пропускают очень слабый ток, не вызывающий его самонагрева, терморезистор работает как высокоточный термометр сопротивления, измеряя температуру окружающей среды.
Применение в качестве датчиков различных параметров
Если же терморезистор намеренно нагревается постоянным током, то его конечная температура начинает зависеть от условий охлаждения. В этом режиме прибор реагирует на скорость потока, теплопроводность, плотность и вязкость окружающей среды (например, газа или жидкости). Таким образом, одно устройство может служить датчиком не только температуры, но и скорости потока, теплопроводности или плотности.
Двухступенчатый принцип преобразования
Работа термометрических датчиков на основе терморезисторов строится на двух последовательных преобразованиях. Сначала измеряемый физический параметр (скорость, плотность) преобразуется в изменение температуры самого чувствительного элемента. Затем это изменение температуры напрямую преобразуется в изменение электрического сопротивления, которое легко измерить и обработать электронными схемами.
Материалы и конструкция терморезисторов
Для изготовления терморезисторов используют как чистые металлы (платину, медь, никель), так и полупроводниковые материалы. Ключевыми требованиями к материалу являются высокий температурный коэффициент сопротивления, линейная зависимость сопротивления от температуры, стабильность характеристик и устойчивость к воздействию среды.
- Платина — «золотой стандарт» для точных измерений в широком диапазоне от -60 до +1100 °C благодаря своей стабильности и инертности.
- Медь применяется в недорогих датчиках с линейной характеристикой, но её использование ограничено температурами до 180 °C из-за низкого удельного сопротивления и склонности к окислению.
- Никель находит применение в бюджетных датчиках для измерений в комнатном диапазоне температур.
Чувствительные элементы могут иметь различную форму: цилиндрическую, в виде стержня, шайбы или крошечной бусины. Для защиты от механических повреждений и агрессивных сред элемент часто покрывают эмалью и помещают в герметичный корпус.
Термисторы: высокая чувствительность
Особой чувствительностью среди всех типов терморезисторов отличаются полупроводниковые варианты, которые называют термисторами. Они обладают очень высоким температурным коэффициентом сопротивления, что делает их идеальными для задач, где важна высокая точность измерений при малых изменениях температуры. Каждый терморезистор, особенно термистор, требует индивидуальной градуировки (калибровки) для точного измерения и сигнализации температуры.