થર્મિસ્ટર અને પોઝિસ્ટર શું છે અને તેનો ક્યાં ઉપયોગ થાય છે

થર્મિસ્ટર એ તાપમાન આધારિત વિદ્યુત પ્રતિકાર સાથેનો સેમિકન્ડક્ટર ઘટક છે. વૈજ્ઞાનિક સેમ્યુઅલ રૂબેન દ્વારા 1930 માં શોધાયેલ, આ ઘટક હજી પણ તકનીકીમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

થર્મિસ્ટર્સ વિવિધ સામગ્રીથી બનેલા છે, પ્રતિકારનું તાપમાન ગુણાંક (TCR) જે તદ્દન ઊંચું છે — ધાતુના એલોય અને શુદ્ધ ધાતુઓ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ચડિયાતું છે, એટલે કે વિશિષ્ટ, ચોક્કસ સેમિકન્ડક્ટર્સથી.

સીધું, મુખ્ય પ્રતિરોધક તત્વ પાવડર ધાતુશાસ્ત્ર દ્વારા મેળવવામાં આવે છે, કેટલીક ધાતુઓના ચૅલ્કોજેનાઇડ્સ, હલાઇડ્સ અને ઓક્સાઇડ્સ પર પ્રક્રિયા કરીને, તેમને વિવિધ આકાર આપે છે, ઉદાહરણ તરીકે, વિવિધ કદના ડિસ્ક અથવા સળિયાના સ્વરૂપમાં, મોટા વોશર, મધ્યમ ટ્યુબ, પાતળા પ્લેટ, નાના મણકા, થોડા માઇક્રોનથી દસ મિલીમીટર સુધીના કદ સાથે...

તત્વના પ્રતિકાર અને તેના તાપમાન વચ્ચેના સહસંબંધની પ્રકૃતિ દ્વારા, તેઓ થર્મિસ્ટર્સને બે મોટા જૂથોમાં વિભાજિત કરે છે - પોઝિસ્ટર અને થર્મિસ્ટર્સ.પોઝિસ્ટર પાસે પોઝિટિવ TCS હોય છે (આ કારણોસર, પોઝિસ્ટર્સને PTC થર્મિસ્ટર્સ પણ કહેવામાં આવે છે) અને થર્મિસ્ટર્સ પાસે નકારાત્મક TCS હોય છે (એટલે ​​જ તેમને NTC થર્મિસ્ટર્સ કહેવામાં આવે છે).

થર્મિસ્ટર — નકારાત્મક તાપમાન ગુણાંક અને ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા સાથે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીથી બનેલું તાપમાન-આશ્રિત રેઝિસ્ટર, પોઝિસ્ટર — હકારાત્મક ગુણાંક સાથે તાપમાન-આશ્રિત રેઝિસ્ટર. આમ, જેમ જેમ પોઝીસ્ટરના શરીરનું તાપમાન વધે છે તેમ તેમ તેનો પ્રતિકાર ઘટે છે અને જેમ જેમ થર્મીસ્ટરનું તાપમાન વધે છે તેમ તેમ તેનો પ્રતિકાર ઘટતો જાય છે.

થર્મિસ્ટર્સ માટે આજે સામગ્રીઓ છે: કોબાલ્ટ, મેંગેનીઝ, કોપર અને નિકલ જેવી સંક્રમણ ધાતુઓના પોલીક્રિસ્ટલાઇન ઓક્સાઇડનું મિશ્રણ, પ્રકાર IIIIBV સંયોજનો, તેમજ ડોપેડ, ગ્લાસી સેમિકન્ડક્ટર જેમ કે સિલિકોન અને જર્મેનિયમ અને કેટલાક અન્ય પદાર્થો. બેરિયમ ટાઇટેનેટ સોલિડ સોલ્યુશન પોઝિસ્ટર નોંધપાત્ર છે.

થર્મિસ્ટર્સને આ પ્રમાણે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે:

• નીચા તાપમાન વર્ગ (170 K નીચે ઓપરેટિંગ તાપમાન);

• મધ્યમ તાપમાન વર્ગ (170 K થી 510 K સુધીનું સંચાલન તાપમાન);

• ઉચ્ચ તાપમાન વર્ગ (570 K અને તેથી વધુનું સંચાલન તાપમાન);

• એક અલગ ઉચ્ચ-તાપમાન વર્ગ (900 K થી 1300 K સુધીનું સંચાલન તાપમાન).

આ તમામ તત્વો, થર્મિસ્ટર્સ અને પોઝિસ્ટર બંને, વિવિધ આબોહવાની બાહ્ય પરિસ્થિતિઓમાં અને નોંધપાત્ર ભૌતિક બાહ્ય અને વર્તમાન લોડ હેઠળ કામ કરી શકે છે. જો કે, ગંભીર થર્મોસાયકલિંગ હેઠળ, તેમની પ્રારંભિક થર્મોઇલેક્ટ્રિક લાક્ષણિકતાઓ, જેમ કે નજીવા ઓરડાના તાપમાને પ્રતિકાર અને પ્રતિકારના તાપમાન ગુણાંક, સમય જતાં બદલાય છે.

ત્યાં સંયુક્ત ઘટકો પણ છે, ઉદાહરણ તરીકે, આડકતરી રીતે ગરમ થર્મિસ્ટર્સ... આવા ઉપકરણોના હાઉસિંગમાં થર્મિસ્ટર પોતે અને ગેલ્વેનિકલી આઇસોલેટેડ હીટિંગ એલિમેન્ટ હોય છે જે થર્મિસ્ટરના પ્રારંભિક તાપમાનને સેટ કરે છે અને તે મુજબ, તેના પ્રારંભિક વિદ્યુત પ્રતિકારને સેટ કરે છે.

આ ઉપકરણોનો ઉપયોગ થર્મિસ્ટરના હીટિંગ એલિમેન્ટ પર લાગુ થતા વોલ્ટેજ દ્વારા નિયંત્રિત વેરિયેબલ રેઝિસ્ટર તરીકે થાય છે.

આપેલ ઘટકના I — V લાક્ષણિકતાના ઑપરેટિંગ બિંદુને કેવી રીતે પસંદ કરવામાં આવે છે તેના આધારે, સર્કિટમાં થર્મિસ્ટરનો ઑપરેટિંગ મોડ પણ નિર્ધારિત થાય છે. અને I — V લાક્ષણિકતા પોતે ડિઝાઇન લાક્ષણિકતાઓ અને લાગુ તાપમાન સાથે સંબંધિત છે. ઘટકનું આવાસ.

તાપમાનની વધઘટને નિયંત્રિત કરવા અને ગતિશીલ રીતે બદલાતા પરિમાણોને વળતર આપવા માટે, જેમ કે વર્તમાન પ્રવાહ અને ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટ્સમાં લાગુ વોલ્ટેજ, જે તાપમાનની સ્થિતિમાં ફેરફાર પછી બદલાય છે, થર્મિસ્ટર્સનો ઉપયોગ I — V ના રેખીય વિભાગ પરના ઓપરેટિંગ બિંદુ સાથે કરવામાં આવે છે. લાક્ષણિકતા

પરંતુ ઓપરેટિંગ પોઈન્ટ પરંપરાગત રીતે I — V લાક્ષણિકતા (NTC થર્મિસ્ટર્સ) ના ફોલિંગ સેક્શન પર સેટ કરવામાં આવે છે જો થર્મિસ્ટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, સ્ટાર્ટર, ટાઈમ રિલે તરીકે, માઇક્રોવેવ રેડિયેશનની તીવ્રતા ટ્રેકિંગ અને માપવા માટેની સિસ્ટમમાં, ફાયર એલાર્મ સિસ્ટમમાં, થર્મલ નિયંત્રણ, જથ્થાબંધ પદાર્થો અને પ્રવાહીના પ્રવાહને નિયંત્રિત કરવા માટેના સ્થાપનોમાં.

આજના સૌથી લોકપ્રિય મિડ-ટેમ્પરેચર થર્મિસ્ટર્સ અને TCS સાથે 1 K પર -2.4 થી -8.4% સુધીના પોઝિસ્ટર... તેઓ ઓહ્મથી મેગોહ્મ સુધીના પ્રતિકારની વિશાળ શ્રેણીમાં કાર્ય કરે છે.

સિલિકોન ધોરણે 1 K પર 0.5% થી 0.7% ની પ્રમાણમાં ઓછી TCR ધરાવતા પોઝિસ્ટર છે. તેમનો પ્રતિકાર લગભગ રેખીય રીતે બદલાય છે.આવા પોઝિસ્ટરનો વ્યાપકપણે તાપમાન સ્થિરીકરણ પ્રણાલીઓમાં અને પાવર સેમિકન્ડક્ટર સ્વિચની સક્રિય ઠંડક પ્રણાલીઓમાં વિવિધ આધુનિક ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં, ખાસ કરીને શક્તિશાળી ઉપકરણોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. આ ઘટકો સ્કીમેટિક્સમાં સરળતાથી ફિટ થઈ જાય છે અને બોર્ડની વધુ જગ્યા લેતા નથી.

એક લાક્ષણિક પોઝિસ્ટર સિરામિક ડિસ્કના સ્વરૂપમાં હોય છે, કેટલીકવાર એક કેસમાં શ્રેણીમાં ઘણા તત્વો સ્થાપિત થાય છે, પરંતુ વધુ વખત રક્ષણાત્મક દંતવલ્ક કોટિંગમાં એક પ્રકારમાં. તેમની અભેદ્યતા અને ભૌતિક સ્થિરતાને કારણે વિદ્યુત સર્કિટને ઓવરવોલ્ટેજ અને કરંટ, તેમજ તાપમાન સેન્સર અને સ્વ-સ્થિર તત્વોથી બચાવવા માટે પોઝિસ્ટરનો ઉપયોગ ઘણીવાર ફ્યુઝ તરીકે થાય છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ઘણા ક્ષેત્રોમાં થર્મિસ્ટર્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, ખાસ કરીને જ્યાં તાપમાન પ્રક્રિયાનું ચોક્કસ નિયંત્રણ મહત્વપૂર્ણ છે. આ ડેટા ટ્રાન્સમિશન સાધનો, કમ્પ્યુટર ટેકનોલોજી, ઉચ્ચ પ્રદર્શન પ્રોસેસર્સ અને ઉચ્ચ ચોકસાઇવાળા ઔદ્યોગિક સાધનોને લાગુ પડે છે.

થર્મિસ્ટર એપ્લીકેશનના સૌથી સરળ અને સૌથી લોકપ્રિય ઉદાહરણોમાંનું એક અસરકારક ઇનરશ કરંટ લિમિટીંગ છે. આ ક્ષણે, મેઇન્સમાંથી પાવર સપ્લાયને વોલ્ટેજ આપવામાં આવે છે, અત્યંત તીક્ષ્ણ કેપેસિટર ચાર્જ પ્રાથમિક સર્કિટમાં નોંધપાત્ર કેપેસિટેન્સ અને મોટો ચાર્જિંગ પ્રવાહ વહે છે, જે ડાયોડ બ્રિજને બાળી શકે છે.

આ પ્રવાહ અહીં છે અને તે થર્મિસ્ટર દ્વારા મર્યાદિત છે, એટલે કે, આ સર્કિટ ઘટક તેમાંથી પસાર થતા પ્રવાહના આધારે તેના પ્રતિકારને બદલે છે, કારણ કે ઓહ્મના નિયમ અનુસાર, તે ગરમ થાય છે. પછી થર્મિસ્ટર થોડી મિનિટો પછી, ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ થાય કે તરત જ તેનો મૂળ પ્રતિકાર પાછો મેળવે છે.