थर्मिस्टर्स के प्रकार, विशेषता विवरण और कार्य सिद्धांत

थर्मामीटर का नाम 'थर्मली सेंसिटिव रेसिस्टर' के लिए संक्षिप्त रूप में तैयार किया गया है। थर्मिस्टर का पूर्ण रूप सामान्य और कार्रवाई का विस्तृत विचार प्रदान करता है जो थर्मिस्टर की विशेषता है।

By: एस प्रकाश

विभिन्न प्रकार के उपकरण जिनमें थर्मिस्टर का उपयोग किया जाता है, उनमें तापमान संवेदक और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट जैसे उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल होती है जहां वे तापमान क्षतिपूर्ति प्रदान करते हैं।

यद्यपि थर्मिस्टर का उपयोग सामान्य रूप में ट्रांजिस्टर, प्रतिरोधों और कैपेसिटर के रूप में आम नहीं है, इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्र बड़े पैमाने पर थर्मिस्टर्स का उपयोग करता है।

थर्मिस्टर सर्किट का प्रतीक

इसकी पहचान के लिए जो चिन्ह थर्मिस्टर द्वारा उपयोग किया जाता है, वह स्वयं का सर्किट प्रतीक है।

एक थर्मिस्टर के सर्किट प्रतीक में एक आधार होता है, जो एक विकर्ण रेखा के साथ मानक रोकनेवाला आयत से बना होता है जो आधार से गुजरता है और इसमें एक छोटे आकार का एक ऊर्ध्वाधर खंड होता है।

सर्किट आरेख व्यापक रूप से थर्मिस्टर के सर्किट प्रतीक का उपयोग करते हैं।

थर्मिस्टर के प्रकार

थर्मिस्टर को कई प्रकारों के आधार पर विभिन्न प्रकारों और श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है।

ये तरीके जिसमें उन्हें श्रेणीबद्ध किया जाना है, वे सबसे पहले उस तरीके पर आधारित होते हैं जिस तरह से ताप के संपर्क में थर्मामीटर प्रतिक्रिया करता है।

कुछ कैपेसिटर का प्रतिरोध तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है जबकि विपरीत अन्य प्रकार के थर्मिस्टर में मनाया जाता है जिसके परिणामस्वरूप प्रतिरोध में कमी आती है।

इस विचार का विस्तार थर्मिस्टर के वक्र द्वारा किया जा सकता है जिसे सरल रूप के समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:

प्रतिरोध और तापमान के बीच संबंध

ΔR = k x & xT

उपरोक्त समीकरण निम्नानुसार है:

ΔR = प्रतिरोध का परिवर्तन देखा गया

ΔT = तापमान में परिवर्तन देखा गया

k = पहले क्रम के प्रतिरोध का तापमान गुणांक

अधिकांश मामलों में प्रतिरोध और तापमान के बीच एक गैर-रैखिक संबंध है। लेकिन प्रतिरोध और तापमान में विभिन्न छोटे बदलावों के साथ, रिश्ते में भी बदलाव होता है जो मनाया जाता है और संबंध प्रकृति में रैखिक हो जाता है।

थर्मामीटर के प्रकार के आधार पर 'k' का मान धनात्मक या ऋणात्मक हो सकता है।

एनटीसी थर्मिस्टर (नकारात्मक तापमान गुणांक थर्मिस्टर): एनटीसी थर्मिस्टर की संपत्ति इसे तापमान में वृद्धि के साथ अपने प्रतिरोध को कम करने में सक्षम बनाती है और जिससे एनटीसी थर्मिस्टर के लिए 'के' कारक नकारात्मक है।

पीटीसी थर्मिस्टर (सकारात्मक तापमान गुणांक थर्मिस्टर): एनटीसी थर्मिस्टर की संपत्ति इसे तापमान में वृद्धि के साथ अपने प्रतिरोध को बढ़ाने में सक्षम बनाती है और जिससे एनटीसी थर्मिस्टर के लिए 'k' कारक सकारात्मक होता है।

एक अन्य तरीका जिसमें थर्मिस्टर को अलग किया जा सकता है और उनके प्रतिरोध परिवर्तन के अलावा वर्गीकृत किया जा सकता है, यह उस प्रकार के प्रकार पर निर्भर करता है, जो थर्मिस्टर के लिए उपयोग किया जाता है। उपयोग की जा रही सामग्री दो प्रमुख प्रकार की है:

एकल क्रिस्टल अर्धचालक

यौगिक जो प्रकृति में धातु जैसे ऑक्साइड हैं

थर्मिस्टर: विकास और इतिहास

उन्नीसवीं सदी की शुरुआत में तापमान में परिवर्तन के कारण रोकनेवाला में देखी गई भिन्नता की घटना का प्रदर्शन किया गया था।

ऐसे कई तरीके हैं जिनमें आज तक थर्मिस्टर का उपयोग जारी है। लेकिन इस थर्मिस्टर का अधिकांश हिस्सा खामी से ग्रस्त है कि वे पत्राचार के प्रतिरोध में तापमान की बड़ी रेंज में बहुत कम भिन्नता दिखाने में सक्षम हैं।

अर्धचालक का उपयोग आम तौर पर थर्मिस्टर्स में निहित होता है जो थर्मिस्टर्स को तापमान की बड़ी रेंज के लिए पत्राचार में प्रतिरोध में बड़े बदलाव दिखाने में सक्षम बनाता है।

थर्मिस्टर के निर्माण के लिए जिन सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, वे दो प्रकार के होते हैं जिनमें धातु यौगिक शामिल होते हैं जो थर्मिस्टर के लिए खोज की जाने वाली पहली सामग्री थी।

1833 में, चांदी सल्फाइड के तापमान के संबंध में प्रतिरोध में भिन्नता को मापते हुए, फैराडे ने नकारात्मक तापमान गुणांक की खोज की। लेकिन बड़े पैमाने पर धातु ऑक्साइड की उपलब्धता व्यावसायिक रूप से केवल 1940 के दशक में हुई।

सिलिकॉन थर्मिस्टर और क्रिस्टल जर्मेनियम थर्मिस्टर की जांच द्वितीय विश्व युद्ध के बाद की गई थी, जबकि अर्धचालक सामग्रियों का अध्ययन किया जा रहा था।

यद्यपि अर्धचालक और धात्विक आक्साइड दो थर्मिस्टर प्रकार हैं, उनके द्वारा कवर की गई तापमान सीमाएं भिन्न होती हैं और इस प्रकार उन्हें प्रतिस्पर्धा करने की आवश्यकता नहीं होती है।

थर्मिस्टर की संरचना और संरचना

उन अनुप्रयोगों के आधार पर, जिसमें थर्मिस्टर को तापमान सीमा की सीमा के साथ उपयोग करने की आवश्यकता होती है, जिस पर थर्मिस्टर आकार, आकार, और थर्मिस्टर के निर्माण के लिए प्रयुक्त सामग्री प्रकार को संचालित करने का निर्णय लिया जाता है।

उन मामलों में जिनमें फ्लैट सतह को थर्मिस्टर द्वारा निरंतर संपर्क में रखने की आवश्यकता होती है, इन मामलों में थर्मिस्टर की आकृति फ्लैट फ्लैटों की होती है।

मामले में, तापमान जांच होती है जिसके लिए थर्मिस्टर बनाने की आवश्यकता होती है फिर थर्मिस्टर की आकृति छड़ या मोतियों के रूप में होती है। इस प्रकार, जो आवश्यकताएं उन अनुप्रयोगों के अनुरुप होती हैं जिनके लिए थर्मिस्टर का उपयोग किया जाता है वे थर्मिस्टर की वास्तविक भौतिक आकृति को निर्देशित करते हैं।

तापमान की सीमा जिसके लिए धातु ऑक्साइड प्रकार के थर्मिस्टर का उपयोग किया जाता है, 200-700 K है।

इन थर्मिस्टर्स के निर्माण के लिए जिस घटक का उपयोग किया जाता है, वह एक महीन पाउडर के संस्करण में पाया जाता है जो बहुत अधिक तापमान पर पापी और संकुचित होता है।

इन थर्मिस्टर्स के लिए जो सामग्री सबसे अधिक उपयोग की जाती है, उनमें निकल ऑक्साइड, फेरिक ऑक्साइड, मैंगनीज ऑक्साइड, कॉपर ऑक्साइड और कोबाल्ट ऑक्साइड शामिल हैं।

तापमान जिसके लिए अर्धचालक थर्मिस्टर्स का उपयोग किया जाता है, वह बहुत कम है। सिलिकॉन थर्मिस्टर्स का उपयोग जर्मेनियम थर्मिस्टर्स की तुलना में कम बार किया जाता है जो कि तापमान के लिए अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जो कि उस सीमा में होता है जो 100º निरपेक्ष शून्य की सीमा से नीचे है यानी 100K।

जिस तापमान के लिए सिलिकॉन थर्मिस्टर का उपयोग किया जा सकता है वह अधिकतम 250K है। यदि तापमान 250K से अधिक बढ़ जाता है, तो सिलिकॉन थर्मिस्टर सकारात्मक तापमान गुणांक की सेटिंग का अनुभव करता है। एक एकल क्रिस्टल का उपयोग थर्मिस्टर के निर्माण के लिए किया जाता है जिसमें क्रिस्टल के डोपिंग का स्तर 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3 होता है।

थर्मिस्टर के अनुप्रयोग

थर्मिस्टर का उपयोग कई विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है और कई अन्य अनुप्रयोग हैं जिनमें वे पाए जाते हैं।

थर्मिस्टर की सबसे आकर्षक विशेषता जो उन्हें सर्किट में उपयोग करने के लिए लोकप्रिय बनाती है, वह यह है कि सर्किट में उनके द्वारा प्रदान किए गए तत्व बहुत प्रभावी होते हैं क्योंकि वे प्रभावी रूप से प्रदर्शन करते हैं और फिर भी सस्ते मूल्य पर उपलब्ध होते हैं।

तथ्य यह है कि क्या तापमान गुणांक नकारात्मक है या सकारात्मक उन अनुप्रयोगों को निर्धारित करता है जिनमें थर्मिस्टर का उपयोग किया जा सकता है।

यदि तापमान गुणांक नकारात्मक है, तो थर्मामीटर का उपयोग निम्नलिखित अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है:

बहुत कम तापमान के थर्मामीटर: थर्मामीटर का उपयोग बहुत कम तापमान के थर्मामीटर में बहुत कम स्तर के तापमान को मापने के लिए किया जाता है।

डिजिटल थर्मोस्टैट्स: आधुनिक दिन के डिजिटल थर्मोस्टैट्स थर्मिस्टर्स का व्यापक रूप से और आमतौर पर उपयोग करते हैं।

बैटरी पैक मोनिटर: NTC थर्मिस्टर्स के उपयोग के दौरान उनके द्वारा चार्ज की गई अवधि के दौरान बैटरी के तापमान की निगरानी की जाती है।

आधुनिक दिन उद्योग में उपयोग की जाने वाली कुछ बैटरियां ओवर-चार्जिंग के प्रति संवेदनशील हैं, जिनमें व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली ली-आयन बैटरी शामिल हैं। ऐसी बैटरियों में उनकी चार्जिंग अवस्था को तापमान द्वारा प्रभावी ढंग से दर्शाया जाता है और इस तरह उस समय के निर्धारण को सक्षम किया जाता है जब चार्जिंग चक्र को समाप्त करने की आवश्यकता होती है।

इन-रश संरक्षण उपकरण: बिजली की आपूर्ति सर्किट का उपयोग करते हैं एनटीसी थर्मिस्टर्स उपकरणों के रूप में जो इन-रश वर्तमान को सीमित करता है।

एनटीसी थर्मिस्टर्स इन-रश प्रोटेक्शन डिवाइस के रूप में कार्य करते हुए टर्न-ऑन के बिंदु पर और उच्च प्रतिरोध का प्रारंभिक स्तर प्रदान करके बड़ी मात्रा में प्रवाह को रोकता है।

इसके बाद, थर्मिस्टर गर्म हो जाता है और इस प्रकार इसके द्वारा प्रदान किया जा रहा प्रतिरोध का प्रारंभिक स्तर काफी हद तक कम हो जाता है जिससे सर्किट के सामान्य संचालन के दौरान अधिक मात्रा में प्रवाह की अनुमति मिलती है।

इस एप्लिकेशन के प्रयोजन के लिए उपयोग किए जाने वाले थर्मिस्टर्स को तदनुसार डिजाइन किया गया है और इस प्रकार उनका आकार मापने के प्रकार थर्मिस्टर्स की तुलना में बड़ा है।

तापमान गुणांक सकारात्मक होने की स्थिति में, थर्मिस्टर का उपयोग निम्नलिखित अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है:

वर्तमान सीमित डिवाइस: इलेक्ट्रॉनिक सर्किट वर्तमान सीमित उपकरणों के रूप में पीटीसी थर्मिस्टर्स का उपयोग करते हैं।

पीटीसी थर्मिस्टर्स आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले फ्यूज के लिए एक वैकल्पिक उपकरण के रूप में कार्य करते हैं। गर्मी के कारण कोई भी अनुचित या दुष्प्रभाव नहीं होता है जो कि सामान्य परिस्थितियों में डिवाइस के प्रवाह का अनुभव होने पर कम मात्रा में उत्पन्न होता है।

लेकिन अगर डिवाइस के माध्यम से करंट का प्रवाह बहुत बड़ा है, तो इसके परिणामस्वरूप प्रतिरोध में वृद्धि हो सकती है क्योंकि डिवाइस के आसपास गर्मी का प्रसार नहीं हो सकता है क्योंकि डिवाइस ऐसा करने में असमर्थ हो सकता है।

यह अधिक गर्मी की पीढ़ी का परिणाम है जिससे सकारात्मक प्रतिक्रिया प्रभाव की घटना उत्पन्न होती है। प्रतिरोध में वृद्धि होने पर करंट में गिरावट के बाद से डिवाइस को वर्तमान में इस तरह की गर्मी और उतार-चढ़ाव से संरक्षित किया जाता है।

जिन अनुप्रयोगों में थर्मिस्टर्स का उपयोग किया जा सकता है, वे एक विस्तृत श्रृंखला के हैं। थर्मिस्टर्स का उपयोग तापमान को विश्वसनीय, सस्ते (लागत प्रभावी) और सरल तरीके से करने के लिए किया जा सकता है।

जिन विभिन्न उपकरणों में थर्मिस्टर्स का उपयोग किया जा सकता है उनमें थर्मोस्टैट्स और फायर अलार्म शामिल हैं। थर्मिस्टर्स का उपयोग अकेले और साथ ही अन्य उपकरणों के साथ किया जा सकता है। बाद के मामले में, थर्मिस्टर का उपयोग इसे व्हीटस्टोन ब्रिज का एक हिस्सा बनाकर उच्च डिग्री की सटीकता प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।

इसके अलावा, थर्मिस्टर्स का उपयोग तापमान मुआवजा उपकरणों के रूप में किया जाता है।

प्रतिरोधों के एक बड़े प्रतिशत में, प्रतिरोध में वृद्धि होती है जो उनके सकारात्मक तापमान गुणांक के कारण तापमान में इसी वृद्धि के साथ मनाया जाता है।

मामले में, अनुप्रयोगों द्वारा स्थिरता की एक उच्च आवश्यकता होती है, जिसमें नकारात्मक तापमान गुणांक वाले थर्मिस्टर का उपयोग किया जाता है। यह तब प्राप्त होता है जब सर्किट अपने सकारात्मक तापमान गुणांक के कारण उत्पन्न घटक के प्रभावों का मुकाबला करने के लिए थर्मिस्टर को शामिल करता है।