TERMİSTÖR – YARIİLETKEN YAKLAŞIMI

3.6 TERMİSTÖR – YARIİLETKEN YAKLAŞIMI

  Yarıiletkenler metallerin sıcaklık katsayılarının tersi bir sıcaklık katsayısına sahiptirler, yani sıcaklık arttıkça dirençleri azalır. Bu olay termistörün temelini oluşturur. Şekil 2.22’de çeşitli termistörler görülmektedir.

  Şekil 3.22 Çeşitli termistörler RTD gibi termistör de sıcaklığa duyarlı bir dirençtir. Gerçekte, RTD'den daha hassastır ve

  sıcaklık katsayıları yüzde dört veya daha da fazladır. Örneğin, 100  'luk termistör 4   C'lik

  direnç değişimine sahiptir. Termistörlerin direnci RTD'lerinkinden daha yüksektir ki bu da duyarlıklarını arttırıcı bir özelliktir. Genel bir termistör değeri 25°C'ta 5k  'dur. Bu termistör sıcaklıktaki her bir  C'lik değişim için 200  (0.04  5000) değişecektir. Dolayısıyla termistörü RTD veya ısılçiftlerle ölçemeyeceğimiz kadar küçük sıcaklık değişimlerini ölçmek için kullanabiliriz. Bu duyarlığın bedeli olarak doğrusallığı feda ediyoruz. Termistörün direnç-

  sıcaklık ilişkisi şöyledir:

  T: Kelvin cinsinden sıcaklık R: termistörün direnci, 

  A, B, C: eğri sabitleri Şekil 2.23te direnci 25  C'ta 1k  olan bir termistörün karakteristik eğrisi görülmektedir.

  Gördüğünüz gibi, termistörün doğrusallığı kötüdür. Herhangi bir eğrinin kısa bir bölümündeki ölçümlerde eğri parçası düzgün bir doğruya yaklaşacaktır. Ölçme aralığının sınırlı bir bölümünde, denetim bilgisayarı tarafından yapılan basit hesaplamalar termistörün doğrusal olmayan özgün eğrisini düzeltebilir. Şekil 2.24, termistörün doğrusallığının RTD ve ısılçiftin doğrusallığı ile karşılaştırılmasını göstermektedir. Gördüğünüz gibi, termistör üçüncü sıradadır.

  Bölüm 3 Sıcaklık Ölçümü

  Yrd.Doç.Dr. Dilşad Engin

  Şekil 3.23 Termistör karakteristik eğrisi

  Şekil 3.24 Çeşitli sıcaklık sensörlerinin karşılaştırılması, Omega Inc. Termistörün daha yüksek direncinden dolayı bağlantı uçlarının dirençlerinden kaynaklanan

  ölçüm hatası RTD'lerinkinden çok daha küçük olur. Bu da iki telli köprü devresinin kullanılmasına olanak sağlar. Daha küçük boyutlu olmaları daha hızlı yanıt zamanına sahip

  olmalarına ve daha az ısı şöntlemesi yapmalarına olanak sağlar. Diğer taraftan, kullanım aralığı birkaç yüz derece ile sınırlıdır ve üst sınır sıcaklığı civarındaki sıcaklığa uzun süreli maruz kaldıklarında yeniden kalibre edilmeleri gerekir. Aynı zamanda, ısılçiftler veya RTD'lerden daha hassas olduklarından monte edilirken zarar görmemesi için gerekli özen gösterilmelidir.

  Tablo 2.6’da termistör direncinin hesaplanmasında kullanılan, eğri tiplerine ait direnç çarpanları verilmiştir.

  Bölüm 3 Sıcaklık Ölçümü

  Yrd.Doç.Dr. Dilşad Engin

  Tablo-2.6 NTC Termistör direnç çarpanları (Sensor Scientific Inc.)

  Direnç Aralığı 100 -

  (R25°C)  2,000

  alpha 25°C

  Sıcaklık °C

  Direnç Çarpanı

  Eğri seçimi için öneriler:

  A Eğrisi düşük sıcaklık uygulamaları ve düşük direnç gereksinimlerinde önerilmektedir.

  C Eğrisi genel termistör uygulamaları için en çok kullanılan eğridir.

  D Eğrisi yüksek sıcaklık uygulamaları ve yüksek nominal direnç değeri gerektiği durumlarda kullanılır. D eğrisi, uzunlukların fazla olması gerektiği uygulamalarda da kullanılır. D eğrisi için, yüksek nominal direnç değerlerinden dolayı, uç direncinin etkisinin giderilmesi gerekmez.

  E Eğrisi genel termistör uygulamalarında kullanılır. 30k  ’luk değer otomotiv, ev ve HVACR uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

  Bölüm 3 Sıcaklık Ölçümü

  Yrd.Doç.Dr. Dilşad Engin

  T Eğrisi is ısı dağılımının iyi olduğu boncuk tipi termistör eğrisine eşdeğerdir. Y Eğrisi genel termistör uygulamalarında kullanılır. 10k  ’luk değer tıp ve HVACR

  uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Sensor Scientific standart yaprak termistörler düşük maliyetin birincil önem taşıdığı uygulamalar

  için idealdir. RTD’ler 25°C’ta 100 ile 100k  arasında direnç değerlerine sahip olarak üretilmektedirler. Mevcut direnç-sıcaklık eğrileri endüstri standardındadır. Direnç toleransı genellikle 25°C’ta tanımlanır. Tipik tolerans değerleri ±1, 2, 5 ve 10’dur. Standart yaprak termistörler yaygın olarak çok çeşitli sıcaklık ölçüm ve kompanzasyon uygulamalarında kullanılırlar. Özellikleri şunlardır:

  Düşük maliyet Yüksek kararlılık Endüstri standardında sıcaklık-direnç eğrileri Düşük ısıl kütle Maksimum çalışma sıcaklığı: 150°C (1000  ’un altındaki direnç değerleri için 100°C) Güç tüketim katsayısı: Tipik değeri 1.5 mW°C, durgun havada Zaman sabiti: Tipik değeri 10 s, durgun havada