Jenis Termistor, Detail Karakteristik, dan Prinsip Kerja

Nama termistor telah dirancang sebagai bentuk singkat untuk 'resistor sensitif termal'. Bentuk lengkap termistor memberikan gambaran umum dan detail dari tindakan yang merupakan fitur termistor.

Oleh: S. Prakash

Berbagai jenis perangkat yang menggunakan termistor termasuk berbagai perangkat seperti sensor suhu dan sirkuit elektronik yang menyediakan kompensasi suhu.

Walaupun penggunaan termistor tidak umum seperti transistor, resistor, dan kapasitor bentuk biasa, namun bidang elektronik menggunakan termistor dalam skala besar.

Simbol Sirkuit Termistor

Simbol yang digunakan oleh termistor untuk pengenalannya adalah simbol rangkaiannya sendiri.

Simbol rangkaian termistor terdiri dari alas yang terdiri dari persegi panjang resistor standar bersama dengan garis diagonal yang melewati alas dan terdiri dari bagian vertikal berukuran kecil.

Diagram rangkaian secara luas menggunakan simbol rangkaian termistor.

Jenis Termistor

Termistor dapat dibagi menjadi berbagai jenis dan kategori berdasarkan beberapa cara berbeda.

Cara-cara di mana mereka akan dikategorikan pertama-tama didasarkan pada cara termistor bereaksi terhadap paparan panas.

Hambatan beberapa kapasitor meningkat dengan kenaikan suhu sementara yang sebaliknya diamati pada jenis termistor lainnya yang mengakibatkan penurunan resistansi.

Ide ini dapat diperluas dengan kurva termistor yang dapat digambarkan dengan persamaan bentuk sederhana:

Hubungan Antara Resistensi dan Suhu

ΔR = k x & ΔT

Persamaan di atas terdiri dari:

ΔR = Perubahan resistensi teramati

ΔT = Perubahan suhu diamati

k = koefisien suhu resistansi orde pertama

Ada hubungan non-linier antara resistansi dan suhu di sebagian besar kasus. Namun dengan berbagai perubahan kecil pada tahanan dan temperatur tersebut, terjadi perubahan hubungan juga yang diamati dan hubungan tersebut menjadi bersifat linier.

Nilai 'k' dapat berupa positif atau negatif tergantung pada jenis termistor.

Termistor NTC (Termistor Koefisien Suhu Negatif): Properti Termistor NTC memungkinkannya untuk menurunkan resistansinya dengan kenaikan suhu dan dengan demikian faktor “k” untuk termistor NTC adalah negatif.

Termistor PTC (Termistor Koefisien Suhu Positif): Properti Termistor NTC memungkinkannya untuk meningkatkan resistansinya dengan kenaikan suhu dan dengan demikian faktor “k” untuk termistor NTC adalah positif.

Cara lain di mana termistor dapat dibedakan dan dikategorikan selain dari fitur perubahan resistansinya tergantung pada jenis material yang digunakan untuk termistor. Bahan yang digunakan terdiri dari dua jenis utama:

Semikonduktor kristal tunggal

Senyawa yang bersifat logam seperti oksida

Termistor: Perkembangan dan Sejarah

Fenomena variasi yang diamati pada resistor karena perubahan suhu ditunjukkan pada awal abad kesembilan belas.

Ada banyak cara di mana termistor terus digunakan hingga saat ini. Tetapi sebagian besar termistor ini menderita kelemahan sehingga mereka dapat menunjukkan variasi yang sangat kecil dalam resistansi sesuai dengan berbagai suhu.

Penggunaan semikonduktor umumnya diimplikasikan dalam termistor yang memungkinkan termistor untuk menunjukkan variasi resistansi yang lebih besar sesuai dengan kisaran suhu yang besar.

Bahan yang digunakan untuk pembuatan termistor ada dua jenis termasuk senyawa logam yang merupakan bahan pertama yang ditemukan untuk termistor.

Pada tahun 1833, saat mengukur variasi resistansi terhadap suhu perak sulfida, Faraday menemukan koefisien suhu negatif. Tetapi ketersediaan oksida logam dalam skala besar secara komersial hanya terjadi pada tahun 1940-an.

Penyelidikan termistor silikon dan termistor kristal germanium dilakukan setelah Perang Dunia Kedua sementara studi bahan semikonduktor sedang dilakukan.

Meskipun semikonduktor dan oksida logam adalah dua jenis termistor, rentang suhu yang dicakup oleh keduanya berbeda dan karenanya tidak perlu bersaing.

Komposisi dan Struktur Termistor

Berdasarkan aplikasi di mana termistor perlu digunakan bersama dengan kisaran kisaran suhu di mana termistor akan beroperasi, ukuran, bentuk, dan jenis bahan yang digunakan untuk membuat termistor ditentukan.

Dalam kasus aplikasi di mana permukaan datar harus terus menerus disentuh oleh termistor, bentuk termistor dalam kasus ini adalah cakram datar.

Dalam hal terdapat probe suhu yang perlu dibuatkan thermistor kemudian bentuk dari thermistor tersebut berupa batang atau manik-manik. Dengan demikian, persyaratan yang sesuai dengan aplikasi di mana termistor akan digunakan mengarahkan bentuk fisik termistor yang sebenarnya.

Kisaran suhu yang digunakan termistor dari jenis oksida logam adalah 200-700 K.

Komponen yang digunakan untuk membuat termistor ini ditemukan dalam versi bubuk halus yang disinter dan dikompresi pada suhu yang sangat tinggi.

Bahan yang paling umum digunakan untuk termistor ini termasuk oksida nikel, oksida besi, oksida mangan, oksida tembaga, dan oksida kobalt.

Suhu yang digunakan termistor semikonduktor sangat rendah. Termistor silikon lebih jarang digunakan daripada termistor germanium yang digunakan lebih luas untuk suhu yang berada dalam kisaran di bawah kisaran 100º dari nol absolut yaitu 100K.

Suhu yang dapat digunakan untuk menggunakan termistor silikon adalah maksimum 250K. Jika suhu meningkat lebih dari 250K, maka termistor silikon mengalami pengaturan dalam koefisien suhu positif. Kristal tunggal digunakan untuk membuat termistor dimana tingkat doping kristal dilakukan adalah 10 ^ 16 - 10 ^ 17 / cm3.

Aplikasi Termistor

Termistor dapat digunakan untuk berbagai jenis aplikasi dan ada banyak aplikasi lain di mana mereka ditemukan.

Fitur termistor yang paling menarik yang membuatnya populer untuk digunakan di sirkuit adalah bahwa elemen yang disediakan oleh mereka di sirkuit sangat hemat biaya karena mereka bekerja secara efektif namun tersedia dengan harga murah.

Fakta bahwa apakah koefisien suhu negatif atau positif menentukan aplikasi di mana termistor dapat digunakan.

Jika koefisien suhu negatif, termistor dapat digunakan untuk aplikasi berikut:

Termometer suhu sangat rendah: termistor digunakan untuk mengukur suhu tingkat yang sangat rendah dalam termometer suhu sangat rendah.

Termostat digital: Termostat digital zaman modern menggunakan termistor secara luas dan umum.

Monitor Paket Baterai: Suhu kemasan baterai selama periode pengisiannya dipantau melalui penggunaan termistor NTC.

Beberapa baterai yang digunakan di industri modern sensitif terhadap pengisian yang berlebihan termasuk baterai Li-ion yang banyak digunakan. Dalam baterai seperti itu, status pengisian mereka secara efektif ditunjukkan oleh suhu dan dengan demikian memungkinkan penentuan waktu kapan siklus pengisian perlu diakhiri.

Perangkat perlindungan yang terburu-buru: Sirkuit catu daya menggunakan Termistor NTC dalam bentuk perangkat yang membatasi arus masuk yang terburu-buru.

Termistor NTC saat bertindak sebagai perangkat perlindungan yang terburu-buru mencegah aliran arus dalam jumlah besar pada titik nyala dan dengan memberikan level awal resistansi tinggi.

Setelah ini, termistor dipanaskan dan dengan demikian tingkat resistansi awal yang disediakan olehnya menurun secara substansial sehingga memungkinkan aliran arus dalam jumlah tinggi selama operasi normal rangkaian.

Termistor yang digunakan untuk tujuan aplikasi ini dirancang sesuai sehingga ukurannya lebih besar dibandingkan dengan termistor tipe pengukuran.

Jika koefisien suhu positif, termistor dapat digunakan untuk aplikasi berikut:

Perangkat pembatas arus: Rangkaian elektronik menggunakan termistor PTC dalam bentuk perangkat pembatas arus.

Termistor PTC bertindak sebagai perangkat alternatif untuk sekring yang lebih umum digunakan. Tidak ada efek samping atau tidak semestinya yang disebabkan oleh panas yang dihasilkan dalam jumlah kecil saat perangkat mengalami aliran arus dalam kondisi normal.

Tetapi jika aliran arus melalui perangkat sangat besar maka hal itu dapat menyebabkan peningkatan resistansi karena panas mungkin tidak hilang di sekitar karena perangkat mungkin tidak dapat melakukannya.

Ini menghasilkan lebih banyak panas sehingga menghasilkan fenomena efek umpan balik positif. Perangkat dilindungi oleh panas dan fluktuasi arus tersebut karena penurunan arus diamati ketika ada peningkatan resistansi.

Aplikasi di mana termistor dapat digunakan memiliki cakupan yang luas. Termistor dapat digunakan untuk merasakan suhu dengan cara yang andal, murah (hemat biaya), dan sederhana.

Berbagai perangkat di mana termistor dapat digunakan termasuk termostat dan alarm kebakaran. Termistor dapat digunakan sendiri maupun bersama-sama dengan perangkat lain. Dalam kasus terakhir, termistor dapat digunakan untuk memberikan akurasi derajat tinggi dengan menjadikannya bagian dari Jembatan Wheatstone.

Juga, termistor digunakan dalam bentuk perangkat kompensasi suhu.

Dalam persentase besar resistor, ada peningkatan resistansi yang diamati dengan peningkatan suhu yang sesuai karena koefisien suhu positifnya.

Dalam kasus, ada persyaratan stabilitas yang tinggi oleh aplikasi, termistor yang memiliki koefisien suhu negatif digunakan. Ini dicapai ketika rangkaian memasukkan termistor untuk melawan efek komponen yang dihasilkan karena koefisien suhu positifnya.