Widerstände sind elektronische Komponenten, die den Strom in einem elektrischen Stromkreis begrenzen sollen, indem ein elektrischer Widerstand erzeugt wird. In einfachen Worten, Widerstände widerstehen dem Strom, indem sie ihn mit einem bestimmten ohmschen Widerstand durch sich selbst führen. Aber was ist, wenn der Widerstand einstellbar gemacht werden muss?
Ein Widerstand, der den Widerstand abhängig von der Temperatur regelt, löst dieses Problem. Es wird als Thermistor oder TIS (thermoabhängiger Widerstand) bezeichnet. Ein solcher Widerstand ändert seinen Widerstand in Abhängigkeit von Veränderungen der Umgebungstemperatur. Thermistoren werden häufig in verschiedenen Bereichen eingesetzt, in denen der Strom abhängig von Temperaturänderungen reguliert werden muss.
Das Funktionsprinzip des Thermistors basiert auf der Änderung der Eigenschaften des Halbleitermaterials bei Temperaturänderungen. Wenn die Temperatur ansteigt, erhöht sich der Widerstand des Thermistors. Im Gegenzug nimmt der Widerstand ab, wenn die Temperatur sinkt. Dieser Effekt ist mit einer Änderung der Konzentration von Elektronen und Löchern im Halbleitermaterial verbunden, wenn sich die Temperatur ändert.
Thermistoren werden weit verbreitet in verschiedenen Bereichen eingesetzt, einschließlich der Automobilindustrie, Medizintechnik, Industriegeräte. Sie werden zum Beispiel zur Überwachung und Regelung von Motortemperaturen, Kühl-, Heiz- und Klimaanlagen sowie in Thermometern und Thermostaten verwendet.
Eigenschaften des Widerstandes mit variablem Widerstand
Ein Widerstand mit variablem Widerstand, auch bekannt als Thermistor, ist eine elektrische Komponente, die ihren Widerstand abhängig von der Temperaturänderung ändert. Es ist weit verbreitet in einer Vielzahl von Geräten zur Überwachung und Regulierung von thermischen Prozessen eingesetzt.
Wichtige Eigenschaften eines Widerstandes mit variablem Widerstand sind:
- Temperaturkoeffizient des Widerstands (TKS): dies ist ein Parameter, der angibt, wie stark sich der Widerstand des Widerstands ändert, wenn sich die Temperatur ändert. Es wird normalerweise als Prozentsatz oder Widerstandswerte in Ohm pro Grad Celsius ausgedrückt. Ein höherer TCS bedeutet eine größere Änderung des Widerstands mit einer Temperaturänderung.
- Nominaler Widerstand: dies ist der Widerstandswert des Widerstands bei der Nenntemperatur (normalerweise 25 Grad Celsius). Es wird in Ohm angegeben und gibt den Basiswert des Widerstands an, von dem die Änderung bei einer Temperaturänderung durchgeführt wird.
- Arbeitstemperaturbereich: dies ist der Temperaturbereich, in dem der Widerstand normal funktionieren und die vorgegebenen Eigenschaften beibehalten kann. Es wird normalerweise in Grad Celsius angegeben und begrenzt die Verwendung des Widerstands unter extremen Bedingungen.
- Stabilität des Widerstands: Dies ist ein Parameter, der angibt, wie genau der Widerstand seinen Nennwiderstand unter unterschiedlichen Temperaturbedingungen behält. Es wird normalerweise in Prozent ausgedrückt und charakterisiert die Zuverlässigkeit des Widerstands bei der Erhaltung seiner Eigenschaften.
Wenn Sie diese Eigenschaften kennen, können Sie einen geeigneten Widerstand mit variablem Widerstand für eine bestimmte Anwendung auswählen. Wenn beispielsweise eine genaue Widerstandsstabilität bei einem weiten Temperaturbereich erforderlich ist, muss ein Widerstand mit geringer TCS und hoher Widerstandsstabilität ausgewählt werden.
Funktionsprinzip des widerstandsregulierenden Widerstands
Ein Widerstand, der den Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur regelt, arbeitet auf der Grundlage des Phänomens der Änderung des elektrischen Widerstands in einem Material, wenn sich seine Temperatur ändert. Es verwendet spezielle Materialien, die diese Eigenschaft haben.
Wenn die Temperatur ansteigt, beginnen die Moleküle und Atome des Materials intensiver zu schwanken, was zu einem erhöhten Widerstand führt. Wenn die Temperatur sinkt, werden die Schwingungen weniger intensiv und der Widerstand wird reduziert.
Ein spezielles Material, das als Thermistor bezeichnet wird, kann verwendet werden, um einen solchen Widerstand zu erzeugen. Thermistoren werden normalerweise aus Metallen oder Halbleitern hergestellt, die eine hohe Temperaturabhängigkeit des Widerstands aufweisen.
Bei der Konstruktion eines Widerstands mit einstellbarem Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur werden zwei Elektroden verwendet, zwischen denen sich das Material des Thermistors befindet. Eine Änderung des Widerstands tritt auf, wenn sich die Temperatur ändert, wodurch der Gesamtwiderstand der Schaltung reguliert werden kann.
Ein solcher Widerstand kann in einer Vielzahl von Geräten und Systemen verwendet werden, bei denen eine automatische Anpassung des Widerstands in Abhängigkeit von der Temperaturänderung erforderlich ist. Zum Beispiel kann es in Thermostaten, Kühlsystemen, Thermokompensatoren und anderen Geräten verwendet werden, bei denen die Stabilität der Parameter bei einer Änderung der Umgebungstemperatur erforderlich ist.
Verwendung eines temperaturabhängigen Widerstands
Widerstände mit Temperaturabhängigkeit des Widerstands werden häufig in verschiedenen elektronischen Geräten verwendet, um den Widerstand abhängig von Änderungen der Umgebungstemperatur einzustellen. Dadurch können Sie den Einfluss der Temperatur auf den Betrieb von Stromkreisen und Geräten ausgleichen.
Ein temperaturabhängiger Widerstand hat normalerweise einen positiven oder negativen Temperaturwiderstandskoeffizienten. Dies bedeutet, dass sich sein Widerstand mit zunehmender oder abnehmender Temperatur in eine Richtung ändert.
Durch die Verwendung eines temperaturabhängigen Widerstands können Sie Geräte erstellen, die ihren Betrieb basierend auf Änderungen der Umgebungstemperatur automatisch anpassen können. Zum Beispiel können solche Widerstände in Thermostaten verwendet werden, um eine bestimmte Raumtemperatur aufrechtzuerhalten, oder in elektronischen Thermometern, um die Körpertemperatur zu messen.
Temperaturabhängige Widerstände können auch in verschiedenen elektronischen Schaltungen verwendet werden, bei denen Widerstandsänderungen anderer Elemente oder Vorrichtungen aufgrund von Temperaturänderungen kompensiert werden müssen. Sie können beispielsweise in Audioverstärkern zur Stabilisierung der Ausgangsleistung oder in automatischen Helligkeitsregelungsschaltungen von LED-Anzeigen verwendet werden.
Die Verwendung eines temperaturabhängigen Widerstands erfordert eine sorgfältige Auswahl und Berechnung, um sicherzustellen, dass der Widerstand von der Temperatur abhängig ist. Dabei werden die Werte des Temperaturkoeffizienten und des zulässigen Widerstandsbereichs berücksichtigt.
Im Allgemeinen sind temperaturabhängige Widerstände ein wichtiges Element elektronischer Geräte, um ihren Betrieb unter verschiedenen Temperaturbedingungen zu gewährleisten und die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf elektrische Schaltungen auszugleichen.
Beispiele für praktische Anwendungen
Widerstände, die den Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur regulieren, finden in verschiedenen Bereichen breite Anwendung. Im Folgenden sind einige Beispiele für ihre praktische Verwendung aufgeführt:
1. Temperaturregelung in der Elektronik:
Widerstände mit Temperaturabhängigkeit des Widerstands können verwendet werden, um ein stabiles Temperaturregime in einer Vielzahl von elektronischen Geräten zu gewährleisten. Zum Beispiel können sie in einen Ventilator- oder Heizungssteuerkreis integriert werden, um die Temperatur automatisch anzupassen.
2. Temperatureinflusskompensation:
In einigen elektrischen Schaltungen, insbesondere in Fällen, in denen die Messgenauigkeit oder die Stabilität der Parameter kritisch ist, können Widerstände mit Temperaturabhängigkeit des Widerstands verwendet werden, um den Einfluss der Temperatur auf den Betrieb einer Schaltung oder Komponente auszugleichen.
3. Temperatursensor:
Widerstände mit einem temperaturabhängigen Widerstand werden häufig als Elemente zur Herstellung von Temperatursensoren verwendet. Wenn Sie ihren Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur ändern, können Sie die aktuelle Umgebungstemperatur ermitteln und messen.
4. Temperaturüberwachung in der Industrie:
Widerstandstemperaturabhängige Widerstände werden in der Industrie zur Steuerung und Steuerung der Temperatur in verschiedenen Prozessen und Systemen eingesetzt. Sie können verwendet werden, um Geräte zu steuern, die eine bestimmte Temperatur beibehalten, oder um eine Überhitzung zu verhindern.
5. Erstellen von thermostabilen Schaltungen:
Widerstände mit Temperaturabhängigkeit des Widerstands können verwendet werden, um thermostabile Schaltungen zu erzeugen, bei denen die Parameter konstant bleiben und die Leistung unter verschiedenen Temperaturbedingungen stabil ist.
Vorteile und Einschränkungen von temperaturabhängigen Widerständen
Temperaturabhängige Widerstände haben sowohl ihre Vorteile als auch ihre Einschränkungen.
Einer der Hauptvorteile solcher Widerstände liegt in ihrer Fähigkeit, den Widerstand abhängig von der Temperatur zu regulieren. Dadurch können sie verwendet werden, um Widerstandsänderungen anderer Elemente der elektrischen Schaltung auszugleichen, die auftreten können, wenn sich die Temperatur ändert. Temperaturabhängige Widerstände können auch verwendet werden, um eine Schaltung vor erhöhter Temperatur zu schützen, da sie ihren Widerstand abhängig von der Umgebung ändern können.
Temperaturabhängige Widerstände haben jedoch auch ihre eigenen Grenzen. Erstens können sie unerwünschte Effekte in der elektrischen Schaltung verursachen, z. B. eine Verschiebung des Widerstandswerts oder eine parasitäre Kapazität. Dies kann zu Signalverzerrungen und zu Fehlfunktionen der Schaltung führen. Zweitens können temperaturabhängige Widerstände ziemlich teuer sein, insbesondere wenn eine hohe Genauigkeit und stabile Leistung erforderlich ist.
Im Allgemeinen sind temperaturabhängige Widerstände ein wichtiger Bestandteil in verschiedenen elektrischen Geräten und Systemen. Zu ihren Vorteilen gehören die Möglichkeit, den Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur einzustellen, sowie der Schutz vor erhöhter Temperatur. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass sie ihre Grenzen haben, einschließlich möglicher unerwünschter Effekte und Kosten.
