Термосопротивлением называется проводник или полупровод­ник с большим температурным

Термосопротивлением называется проводник или полупровод­ник с большим температурным
коэффициентом сопротивления, на­ходящийся в теплообмене с окружающей средой, вследствие
чего его сопротивление резко зависит от температуры и поэтому опреде­ляется режимом
теплового обмена между проводником и средой. Теплообмен проводника с окружающей средой
происходит раз­личными путями: конвекцией, теплопроводностью среды, тепло­проводностью
самого проводника и излучением.
Зависимость температуры проводника, а следовательно, и его сопротивления от перечисленных
факторов можно использовать для измерения различных неэлектрических величин,
характеризую­щих газовую или жидкую среду: температуры, скорости, концентра­ции, плотности.
Металлические терморезисторы
Терморезистор изготавливают в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок
преимущественно методами порошковой металлургии. Их размеры могут варьироваться в
пределах от 1–10 мкм до 1–2 см.
Основными параметрами терморезистора являются: номинальное сопротивление,
температурный коэффициент сопротивления, интервал рабочих температур, максимально
допустимая мощность рассеяния
Различают терморезисторы низкотемпературные (рассчитанные на работу при температуpax ниже
170 К), среднетемпературные (170–510 К) и высокотемпературные (выше 570 К). Кроме того,
существуют терморезисторы, предназначенные для работы при 4,2 К и ниже и при 900–1300 К.
Наиболее широко используются среднетемпературные терморезисторы с ТКС от −2,4 до −8,4 %/К
и номинальным сопротивлением 1–106 Ом.
Часто термосопротивлением является тонкая проволока диа­метром 0,02—0,06 мм и длиной
5—20 мм, концы которой укреплены в массивных держателях.
Металлы
Схема металлического терморезистора
1 – металлический провод, 2 – каркас из изоляционного материала, 3 – изоляционные слюдяные
прокладки, 4 – теплопроводящие скобы, 5 – разъем, 6 – корпус из жаропрочного материала.
Интенсивность теплообмена
Интенсивность теплообмена проводника со средой определяет:





температура газовой или жидкой среды, самого проводника и арматуры;
физические свойства газовой или жидкой среды (например, плотность, теплопроводность,
вязкость);
скорость газовой или жидкой среды;
геометрические размеры проводника и состояние его поверх­ности;
геометрические размеры и форма арматуры, к которой кре­пится проводник.
Инерционность платиновых преобразователей сопротивления достигает 5—7 минут. У
полупроводниковых термосопротивлений — порядка нескольких секунд.
Погрешности терморезистивных преобразователей:
 Нелинейность характеристики

Температурные

Динамические

С -теплоемкость
cm
.
T  S охл
Погрешность Δti, от нагрева преобразователя термометра протекающим по нему током.
Для уменьшения этой погрешности ток через термосопротивление следовало бы снижать до
минимума. С другой стороны, желательно допустить возможно больший рабочий ток, для
повышения чувствительности мостовой цепи.
На рисунке ниже приведена зависимость приращения температуры Δti проводникового
термосопротивления от нагрева током, на основании которой для допустимой погрешности Δti
можно определить максимальное значение рабочего тока. В термосопротивлениях ток не
превышает 10-15 ма.Таким образом, считая температуру нагрева прямо пропорциональной
мощности рассеяния, можно при известном значении термосопротивлений найти приемлемое
значение рабочего тока для допустимого значения погрешности Δti.
Зависимость прироста температуры Δti термосопротивления от нагрева протекающим по нему
током.
Термистор
Термистор — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого существенно
зависит от температуры.
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (в десятки раз превышает этот коэффициент у
металлов), простота устройства, способность работать в различных климатических условиях при
значительных механических нагрузках, стабильность характеристик во времени – все это
достоинства.
Термистор был изобретён Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году и имеет патент США
№ 2 021 491.
Различают полупроводниковый резистор с отрицательным (термисторы) и положительным
(позисторы) ТКС. Их ещё называют NTC-термисторы и PTC-термисторы соответственно. У
позисторов с ростом температуры растет и сопротивление, а у термисторов —- наоборот: при
увеличении температуры, сопротивление падает.
Терморезисторы с отрицательным ТКС изготовляют из смеси поликристаллических оксидов
переходных металлов (например, MnO, СoO, NiO, CuO), легированных Ge и Si, полупроводников
типа AIII BV, стеклообразных полупроводников и других материалов.
Где:
A - постоянная, зависящая от физических свойств полупро­водника, размеров и формы
термосопротивления;
B - постоянная, зависящая от физических свойств полупроводника;
T - температура термосопротивления в гра­дусах абсолютной шкалы;
е - основание натуральных логарифмов.
Устройство термосопротивления МКМТ-16
Недостатки полупроводниковых термосопротивлений


нелинейность зависимости их сопротивления от температуры
значительное отклонение от образца к образцу как номинального значения
сопротивления (более ±30%), нормируемого обычно при 20°С, так и характера
зависимости сопротивления от температуры .
Зависимости сопротивления от температуры медного и полупроводникового термосопротивлений