Терморезистор, болометр и позистор принцип работы, применение

Неприхотливость и относительная физическая устойчивость позисторов позволяет их использовать в роли датчика для автостабилизирующихся систем, а также реализовать защиту от перегрузки. Принцип работы этих элементов заключается в том, что их сопротивление увеличивается при нагреве (в отличие от термисторов, где оно уменьшается). Соответственно, при проверке тестером или мультиметром позисторов на работоспособность, необходимо учитывать температурную корреляцию.

Различные виды позисторов и их графическое изображение в принципиальных схемах

терморезистор

Терморезистор (NTC-терморезистор) (термистор, термосопротивление) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры.

Терморезистор был изобретен Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году.

Изготавливают терморезисторы из различных материалов, температурный коэффициент сопротивления (ТКС) которых достаточно высок, — значительно превосходит металлические сплавы и чистые металлы, то есть именно из особых, специфичных полупроводников. По характеру корреляции сопротивления элемента и его температуры, разделяют терморезисторы на две большие группы — на позистор ы и термисторы. Позисторы обладают положительным ТКС (по этой причине позисторы еще называют PTC-термисторами), а термисторы — отрицательным (их называют поэтому NTC-термисторами). Так, с возрастанием температуры корпуса позистора растет и его сопротивление, а с ростом температуры термистора — его сопротивление соответственно уменьшается.

Датчик температуры на основе термистора

Символ терморезистора, используемый в схемах

На схеме термистр имеет следующее обозначение:

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) для позистора.

Зависимость сопротивления терморезистора от температуры. 1 — ТКС < 0 2 — ТКС > 0

Терморезистор изготавливают в виде стержней, трубок, дисков, шайб, бусинок и тонких пластинок преимущественно методамипорошковой 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.

Терморезистор был изобретен Самюэлем Рубеном (Samuel Ruben) в 1930 году.

Различают терморезисторы с отрицательным (термисторы) и положительным (позисторы) ТКС. Их еще называют NTC-термисторы(Negative temperature coefficient) и PTC-термисторы (Positive temperature coefficient) 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.

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.

Режим работы терморезисторов зависит от того, на каком участке статической вольт-амперной характеристики (ВАХ) выбрана рабочая точка. В свою очередь ВАХ зависит как от конструкции, размеров и основных параметров терморезистора, так и от температуры, теплопроводности окружающей среды, тепловой связи между терморезистором и средой. Терморезисторы с рабочей точкой на начальном (линейном) участке ВАХ используются для измерения и контроля температуры и компенсации температурных изменений параметров электрических цепей и электронных приборов. Терморезисторы с рабочей точкой на нисходящем участке ВАХ (с отрицательным сопротивлением) применяются в качестве пусковых реле , реле времени , измерителей мощности электромагнитного излучения на СВЧ, стабилизаторов температуры и напряжения. Режим работы терморезистора, при котором рабочая точка находится также на ниспадающем участке ВАХ (при этом используется зависимость сопротивления терморезистора от температуры и теплопроводности окружающей среды), характерен для терморезисторов, применяемых в системах теплового контроля и пожарной сигнализации, регулирования уровня жидких и сыпучих сред; действие таких терморезисторов основано на возникновении релейного эффекта в цепи с терморезистором при изменении температуры окружающей среды или условийтеплообмена терморезистора со средой.

Изготовляются также терморезисторы специальной конструкции — с косвенным подогревом. В таких терморезисторах имеется подогревная обмотка, изолированная от полупроводникового резистивного элемента (если при этом мощность, выделяющаяся в резистивном элементе, мала, то тепловой режим терморезистора определяется температурой подогревателя, то есть током в нем). Таким образом, появляется возможность изменять состояние терморезистора, не меняя ток через него. Такой терморезистор используется в качестве переменного резистора, управляемого электрически на расстоянии.

Из терморезисторов с положительным температурным коэффициентом наибольший интерес представляют терморезисторы, изготовленные из твердых растворов на основе BaTiO3. Такие терморезисторы обычно называют позисторами. Известны терморезисторы с небольшим положительным температурным коэффициентом (0,5–0,7 %/К), выполненные на основе кремния с электронной проводимостью; их сопротивление изменяется с температурой примерно по линейному закону. Такие терморезисторы используются, например, для температурной стабилизации электронных устройств на транзисторах.

Пример терморезистора

Непосредственно основной резистивный элемент получают посредством порошковой металлургии, обрабатывая халькогениды, галогениды и оксиды определенных металлов, придавая им различные формы, например форму дисков или стержней различных размеров, больших шайб, средних трубок, тонких пластинок, маленьких бусинок, размерами от единиц микрон до десятков миллиметров.

Материалами для терморезисторов сегодня служат: смеси поликристаллических оксидов переходных металлов, таких как кобальт, марганец, медь и никель, соединений AIIIBV-типа, а также легированных, стеклообразных полупроводников, таких как кремний и германий, и некоторых других веществ. Примечательны позисторы из твердых растворов на базе титаната бария.

Терморезисторы в целом можно классифицировать на:

• Низкотемпературного класса (рабочая температура ниже 170 К);
• Среднетемпературного класса (рабочая температура от 170 К до 510 К);
• Высокотемпературного класса (рабочая температура от 570 К и выше);
• Отдельный класс высокотемпературных (рабочая температура от 900 К до 1300 К).

Все эти элементы, как термисторы, так и позисторы, могут работать при разнообразных климатических внешних условиях и при существенных физических внешних и токовых нагрузках. Однако в жестких термоцикличных режимах, со временем меняются их исходные термоэлектрические характеристики, как то номинальное сопротивление при комнатной температуре и температурный коэффициент сопротивления.

Встречаются и комбинированные компоненты, например терморезисторы с косвенным нагревом. В корпусах таких приборов размещены сам и терморезистор и гальванически изолированный нагревательный элемент, задающий исходную температуру терморезистора, и, соответствующим образом, его начальное электрическое сопротивление.

Данные приборы применяются в качестве переменных резисторов, управляемых напряжением, приложенным к нагревательному элементу терморезистора.

В зависимости от того, как выбрана рабочая точка на ВАХ конкретного компонента, определяется и режим работы терморезистора в схеме . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . А сама ВАХ связана с конструктивными особенностями и с приложенной к корпусу компонента температурой.

Для контроля за вариациями температур и с целью компенсации динамически меняющихся параметров, таких как протекающий ток и приложенное напряжение в электрических цепях, изменяющихся вслед за изменениями температурных условий, применяют терморезисторы с выставлением рабочей точки на линейном участке ВАХ.

Но рабочая точка выставляется традиционно на спадающем участке ВАХ (NTC-термисторы), если термистор применяется, например, в качестве пускового устройства, реле времени, в системе отслеживания и измерения интенсивности СВЧ-излучения, в системах пожарной сигнализации, термического контроля, в установках управления расходом сыпучих веществ и жидкостей.

Наиболее популярны сегодня среднетемпературные термисторы и позисторы с ТКС от -2,4 до -8,4 % на 1 К. Они работают в широком диапазоне сопротивлений от единиц Ом до единиц мегаом.

Расшифровка основных характеристик

Кратко рассмотрим, данные приведенные в таблице на рисунке 3 (для удобства строки пронумерованы).

Рисунок 3. Таблица с основными характеристиками серии B598*1

Краткое описание:

1. значение, характеризующее максимальный уровень рабочего напряжения при нагреве устройства до 60°С, в данном случае он соответствует 265 В. Учитывая, что нет определения DC/AC, можно констатировать, что элемент работает как с переменным, так и постоянным напряжением.
2. Номинальный уровень, то есть напряжение в штатном режиме работы – 230 вольт.
3. Расчетное число гарантированных производителем циклов срабатывания элемента, в нашем случае их 100.
4. Значение, описывающее величину опорной температуры, после достижения которой происходит существенное увеличение уровня сопротивления. Для наглядности приведем график (см. рис. 4) температурной корреляции.

Рис. 4. Зависимость сопротивления от температуры, красным выделена точка температурного перехода (опорная температура) для С831
Как видно на графике, R резко возрастает в диапазоне от 130°С до 170°С, соответственно, опорной температурой будет 130°C.

1. Соответствие номинальному значению R (то есть допуск), указывается в процентном соотношении, а именно 25%.
2. Диапазон рабочей температуры для минимального (от -40°С до 125°С) и максимального (0-60°С) напряжения.

Позистор

Позистор (РТС-терморезистор) — это электронный компонент, имеющий положительный коэффициент сопротивления и выполняющий двойную функцию: нагревателя и температурного датчика. При подаче высокого напряжения или тока электронный компонент греется. Чем выше становится температура, тем сильнее увеличивается его внутреннее сопротивление, а значит меньше тока будет протекать через элемент. Нагрев РТС-компонента может происходить под воздействием внешней среды. В этом случае он работает, как датчик температуры. Позисторы имеют корпусное исполнение в виде круглых шайб, залитых эмалью, либо в виде керамических элементов, последовательно установленных в едином корпусе.

Символ позистора, используемый в схемах, На схеме позистор имеет следующее обозначение:

Встречаются позисторы с относительно малым ТКС от 0,5% до 0,7% на 1 К, изготовленные на базе кремния. Их сопротивление изменяется практически линейно. Подобные позисторы широко применяются в системах температурной стабилизации и в системах активного охлаждения силовых полупроводниковых ключей в разнообразных современных электронных приборах, особенно — в мощных. Эти компоненты легко вписываются в схемы и не занимают много места на платах.

Типичный позистор имеет форму керамического диска, иногда в одном корпусе устанавливаются последовательно несколько элементов, но чаще — в одиночном исполнении в защитном покрытии из эмали. Позисторы часто применяют в качестве предохранителей для защиты электрических схем от перегрузок по напряжению и току, а также в качестве термодатчиков и автостабилизирующих элементов, в силу их неприхотливости и физической устойчивости.

Пример позистора

Применение позистора

Термисторы широко применяются в многочисленных областях электроники, особенно там, где важен точный контроль за температурным процессом. Это актуально для аппаратуры передачи данных, компьютерной техники, высокопроизводительных ЦПУ и промышленного оборудования высокой точности.

Один из простейших и весьма популярных примеров применения термистора – эффективное ограничение пускового тока. В момент подачи напряжения к блоку питания от сети, происходит чрезвычайно резкий заряд конденсатора значительной емкости, и в первичной цепи протекает большой зарядный ток, способный сжечь диодный мост.

Этот ток здесь и ограничивается термистором, то есть данный компонент схемы изменяет свое сопротивление в зависимости от проходящего по нему тока, поскольку в соответствии с законом Ома происходит его нагрев. Термистор после этого восстанавливает свое исходное сопротивление, через несколько минут, как только остынет до комнатной температуры.

Поскольку позистор является достаточно точным компонентом, его область применения в радиоэлектронике следующая:

• защита первичных цепей обмотки трансформаторов;
• эффективный пускатель тока электродвигателей;
• ограничитель тока в нагревательных устройствах (паяльники, клеевые пистолеты, отопительные радиаторы);
• размагничивание старых кинескопных телевизоров.

Область применения термисторов NTC:

• измерение температуры радиокомпонентов компьютера и мобильной техники (процессоров и чипов памяти, жестких дисков, видеокарт и т.д.);
• в блоках питания и литий-ионных (Li-ion) батареях в качестве защиты от перегрева;
• в офисной технике (лазерных принтерах и факсах);
• в 3D-принтерах (для экструдеров и подогреваемых столиков).

Таким образом оба компонента могут контролировать температуру, но сопротивление РТС- терморезистора с нагревом стремится к бесконечности, тогда как сопротивление NTC-терморезистора при тех же условиях стремится к нулю. Чтобы произвести измерение температуры, необходим контроллер, который будет вычислять данные сопротивления компонентов.

Главным недостатком терморезистора – это несовпадение характеристик при изготовлении по одному и тому же техпроцессу. Компоненты в одинаковых условиях могут выдавать разные данные, поэтому при замене одного компонента на аналогичный требуется повторная калибровка. При длительной эксплуатации в условиях повышенной температуры NTC-терморезисторы со временем начинают деградировать и нуждаются в замене. Максимальная температура эксплуатации датчиков – 300 градусов Цельсия.

Определяем характеристики по маркировке

Широкая сфера применения РТС-термисторов подразумевает их обширный ассортимент, поскольку характеристики этих устройств должны соответствовать различным условиям эксплуатации. В связи с этим для тестирования очень важно определить серию элемента, в этом нам поможет маркировка.

Для примера возьмем радиокомпонент С831, его фотография показана ниже. Посмотрим, что можно определить по надписям на корпусе детали.

Позистор С831

Учитывая надпись «РТС», можно констатировать, что данный элемент является позистором «С831». Сформировав запрос в поисковике (например, «РТС С831 datasheet»), находим спецификацию (даташит). Из нее мы узнаем наименование (B59831-C135-A70) и серию (B598*1) детали, а также основные параметры (см. рис. 3) и назначение. Последнее указывает, что элемент может играть роль самовосстанавливающегося предохранителя, защищающего схему от КЗ (short-circuit protection) и перегрузки (overcurrent).

Устройство болометра

Принцип действия болометра основан на изменении электрического сопротивления термочувствительного элемента вследствие нагревания под воздействием поглощаемого потока электромагнитной энергии.

Болометр-паутина для измерения космического микроволнового фонового излучения . Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech .

Основной компонент болометра — очень тонкая пластинка (например, из платины или другого проводящего материала), зачерненная для лучшего поглощения излучения. Из-за своей малой толщины пластинка под действием излучения быстро нагревается и ее сопротивление повышается. Для измерения малых отклонений сопротивления пластинки ее включают в мостовую схему, которую балансируют при отсутствии засветки. Металлические болометры часто подсоединяют через трансформаторный вход, так как у них очень малое собственное сопротивление.

Концептуальная схема болометра . Мощность, Р , из падающего сигнала поглощается и нагревает тепловой массы с теплоемкостью , С , и температуры, T . Термическая масса соединена с резервуаром постоянной температуры через связь с теплопроводностью , G . Повышение температуры Δ Т = Р / С , и измеряют с помощью резистивного термометра, что позволяет определить P . Внутренняя тепловая постоянная времени τ = C / G

Первый полупроводниковый болометр был создан компанией Bell в годы Второй мировой войны. Отличался простотой, надежностью и высокой чувствительностью. Был использован в ИК-спектроскопии и теплопеленгации.

Первые терморезистивные болометры успешно работали на искусственных спутниках Земли, но позже были вытеснены пироэлектрическими приемниками.

В качестве материалов для металлических болометров используют платину, никель, золото , для полупроводниковых — сплавы окислов никеля, кобальта, марганца.

Полупроводниковый болометр состоит из двух пленочных (толщиной до 10 мкм) термисторов. Один из термисторов, непосредственно подвергающийся облучению, является активным. Второй — компенсационный. Он экранирован от внешнего излучения и предназначен для компенсации изменений температуры окружающей среды. Оба термистора помещаются в общий герметичный корпус.

Чувствительность болометра улучшается с понижением температуры чувствительного элемента. В астрономии обычно используются болометры, охлаждаемые до температуры жидкого гелия.

Основные параметры болометров:

• сопротивление активного термистора при номинальной температуре;
• рабочее напряжение;
• чувствительность при определенной частоте модуляции светового потока;
• порог чувствительности;
• постоянная времени;
• уровень собственных шумов — у металлических преобладает тепловой шум, у полупроводниковых — токовый.

Зачем нужна система в кинескопах?

На экранах телевизоров без системы размагничивания изображение искажалось бы при незначительном влиянии электромагнитного поля. Его излучают все бытовые приборы, поверхность Земли пронизана невидимыми волнами.

Так усилители, большие колонки, нагревательные элементы часто располагают рядом с телевизорами. Без маски экрана изображение было бы постоянно искажено. При начальной работе через позистор течет малый ток, не вызывающий его нагрева. При этом физически маска испытывает напряжение от возникающего поля.

Это приложенное магнитное поле и размагничивает маску в момент включения телевизора. Часто этот процесс сопровождается звуком, сравнимым с ударом о гонг. Чем больше диагональ экрана, тем выше тональность звука. Позистор в этот момент пропускает через себя ток высокой амплитуды, что приводит к его нагреву. Происходит увеличение сопротивления и элемент запирает цепь.

Болометр на горячих электронах

Болометр на горячих электронах (HEB) работает при криогенных температурах, обычно в пределах нескольких градусов от абсолютного нуля . При этих очень низких температурах электронная система в металле слабо связана с фононной системой. Энергия, связанная с электронной системой, выводит ее из теплового равновесия с фононной системой, создавая горячие электроны. Фононы в металле обычно хорошо связаны с фононами подложки и действуют как тепловой резервуар. При описании характеристик HEB соответствующая теплоемкость — это электронная теплоемкость, а соответствующая теплопроводность — это электрон-фононная теплопроводность.

Если сопротивление поглощающего элемента зависит от температуры электронов, то сопротивление можно использовать как термометр электронной системы. Это справедливо как для полупроводниковых, так и для сверхпроводящих материалов при низкой температуре. Если поглощающий элемент не имеет сопротивления, зависящего от температуры, что типично для обычных (несверхпроводящих) металлов при очень низкой температуре, то для измерения температуры электронов можно использовать прилагаемый резистивный термометр. [2

Пошаговая инструкция проверки позистора мультиметром

Для процесса тестирования, помимо измерительного прибора, потребуется паяльник. Подготовив все необходимое, начинаем действовать в следующем порядке:

1. Подключаем тестируемую деталь к мультиметру. Желательно, чтобы прибор был оснащен «крокодилами», в противном случае припаиваем к выводам элемента проволоку и накручиваем ее на разные иглы щупов.
2. Включаем режим измерения наименьшего сопротивления (200 Ом). Прибор покажет номинальную величину R, характерную для тестируемой модели (как правило, менее одного-двух десятков Ом). Если показание отличается от спецификации (с учетом погрешности), можно констатировать неисправность радиокомпонента.
3. Аккуратно нагреваем корпус тестируемой детали при помощи паяльника, величина R начнет резко увеличиваться. Если она осталась неизменной, элемент необходимо менять.
4. Отключаем мультиметр от тестируемой детали, даем ей остыть, после чего повторяем действия, описанные в пунктах 1 и 2. Если сопротивление вернулось к номинальному значению, то радиокомпонент с большой долей вероятности можно признать исправным.

Болометрические матрицы и микроболометр ы

В девяностые года 20-го века произошел настоящий технологических прорыв, разделивший тепловизоры на две большие группы – охлаждаемые и не охлаждаемые. Этому послужило создание болометрических матриц современного типа, на основе оксида ванадия и аморфного кремния. Разрешение со временем увеличилось с 16 х 16 до 640 х 480 элементов. Чувствительность достигла 0,1 градуса по Цельсию. Большая часть приборов на основе болометрических матриц стали носимыми за счет снижения веса до сотен грамм.

Этому послужили болометрические матрицы которые позволили отказаться от дорогостоящих систем охлаждения и по сей день применяемых в современных фотонных тепловизорах на базе антимонида индия.

Микроболометр — это специфический неохлаждаемый тип болометра используется в качестве детектора в тепловой камере . Это сетка тепловых датчиков из оксида ванадия или аморфного кремния поверх соответствующей сетки из кремния . Инфракрасное излучение определенного диапазона длин волн попадает на оксид ванадия или аморфный кремний и изменяет его электрическое сопротивление.. Это изменение сопротивления измеряется и преобразуется в температуры, которые могут быть представлены графически. Сетка микроболометра обычно бывает трех размеров: матрица 640 × 480, матрица 320 × 240 (аморфный кремний 384 × 288) или менее дорогая матрица 160 × 120. Различные массивы обеспечивают одинаковое разрешение, а массив большего размера обеспечивает более широкое поле обзора .

Микроболометр состоит из массива пикселей , каждый из которых состоит из нескольких слоев. Схема поперечного сечения, показанная на рисунке 1, представляет собой обобщенный вид пикселя. У каждой компании, производящей микроболометры, есть своя уникальная процедура их изготовления, и они даже используют множество различных поглощающих материалов. В этом примере нижний слой состоит из кремниевой подложки и интегральной схемы считывания ( ROIC). Электрические контакты осаждаются, а затем выборочно вытравливаются. Отражатель, например, титановое зеркало, создается под материалом, поглощающим ИК-излучение. Поскольку часть света может проходить через поглощающий слой, рефлектор перенаправляет этот свет обратно, чтобы обеспечить максимально возможное поглощение, что позволяет генерировать более сильный сигнал . Затем наносится временный слой, чтобы позже в процессе можно было создать зазор для термической изоляции материала, поглощающего ИК-излучение, от ROIC. Затем наносится слой поглощающего материала, который избирательно травится, чтобы можно было создать окончательные контакты. Чтобы создать окончательную структуру, подобную мосту, показанную на рисунке 1, удаляемый слой удаляется, так что поглощающий материал находится примерно на 2 мкм над схемой считывания. Поскольку микроболометры не охлаждаются, Поглощающий материал должен быть термически изолирован от нижней части ROIC, и конструкция типа моста позволяет это осуществить. После создания массива пикселей микроболометр герметизируют, чтобы увеличить срок службы устройства. В некоторых случаях весь процесс изготовления выполняется без нарушения вакуума.

В 2008 году было объявлено о более крупных массивах 1024 × 768.

Рис. 1. Вид микроболометра в разрезе.

Микроболометр — это болометр в миниатюре , сжатый до минимально возможных размеров набор датчиков. Микроболометры не такие «мощные» как фотонные приемники и не дотягивают по наибольшей дистанции обнаружения как у охлаждаемых тепловизоров, но этот недостаток с лихвой компенсируется малым весом и удобством. Микроболометры уверенно заняли нишу приборов ближнего наблюдения и автоматического контроля, где важны малые габариты и низкое энергопотребление.

Сегодня размер такого датчика может составлять до 11 микрометров. Особенно восхищает и то, что и у этой микроскопической детали есть еще более мелкие элементы. Элементы микроболометра подвешены на высоте 2,5 мкм. Ширина ножек элемента составляет всего 1,5-1,8 мкм.

Чем меньше структурные элементы матрицы, тем более четкое изображение может выдавать ваш тепловизор. Поэтому в будущем основная технологическая гонка в сфере тепловидения будет перемещаться из макромира в сферу микромира.

Большинство микроболометров содержат резистор , чувствительный к температуре, что делает их пассивным электронным устройством. В 1994 году одна компания, Electro-Optic Sensor Design (EOSD), начала заниматься производством микроболометров, в которых использовался тонкопленочный транзистор (TFT), который представляет собой особый вид полевого транзистора тоесть активный микроболометр. Основным изменением в этих устройствах будет добавление электрода затвора. Хотя основные концепции устройств схожи, использование такой конструкции позволяет использовать преимущества TFT. Некоторые преимущества включают настройку сопротивления и энергии активации, а также уменьшение периодических шумов. По состоянию на 2004 год это устройство все еще проходило испытания и не использовалось в коммерческой инфракрасной визуализации.

Элемент в цепи охладителей

Если не греется задняя часть холодильника — радиатор, то для самостоятельного ремонта нужно ознакомиться с тем, как проверить позистор. В холодильнике могут применяться 2 вида пускателей: с позисторами и с электромагнитными реле. Первые тратят часть энергии на теплопотери в сопротивлении элемента, вторые менее надежные, но не греются.

Большинство позисторов в холодильниках должно иметь сопротивление около 20–30 Ом. В нагретом состоянии может быть несколько килоом. Если значения значительно превышают приведенные, то элемент подлежит замене. Важно дать позистору остыть до комнатной температуры перед проведением замеров.

Преимущества микроболометров

• Они маленькие и легкие. Для приложений, требующих относительно малых расстояний, физические размеры камеры еще меньше. Это свойство позволяет, например, устанавливать на шлемы неохлаждаемые тепловизоры микроболометров.
• Обеспечьте реальный видеовыход сразу после включения.
• Низкое энергопотребление по сравнению с тепловизорами с охлаждаемыми детекторами.
• Очень большая наработка на отказ .
• Дешевле по сравнению с камерами на охлаждаемых детекторах.

Проверка функционирования

При неисправности устройств в первую очередь определяется состояние цепей питания, при этом возникает задача, как проверить варистор. Вначале делается внешний осмотр.

Проверяется наличие нагара, почернения или механических повреждений. Если что-либо из этого присутствует – варистор нужно заменить. В противном случае выпаять хоть один вывод.

Без выпаивания контактов измерить сопротивление варистора не получится, так как он соединен параллельно со всей схемой устройства или каким-нибудь его модулем. Поэтому вместо определения сопротивления варистора будет измеряться, в лучшем случае, общее сопротивление всего устройства.

Для выпаивания вывода необходим паяльник, оловоотсос, круглогубцы. Паяльником прогревается площадка вокруг вывода. Оловоотсосом откачивается расплавленный припой. Круглогубцами вынимается вывод варистора из платы.

Затем начинается непосредственная проверка варистора мультиметром или омметром. Переключатель режимов работы устанавливается в положение «измерение сопротивления». Выбирается самая большая шкала измерений (200МОм).

Щупы присоединяются к выводам варистора. Измеряется сопротивление. Затем щупы меняют местами и фиксируют второе значение измеренного сопротивления.

Мультиметр должен показывать значения в десятки МОм. Если хоть в одном замере мультиметр покажет значения отличные от МОм, значит, варистор неисправен и его нужно заменить.

В некоторых устройствах последовательно с варистором стоит предохранитель. Тогда достаточно вынуть его и получим вариант с одним свободным контактом. Выпаивать ничего не нужно.

Дальше следует использовать мультиметр, а как проверяется варистор и проводятся измерения, было описано выше.

Применение болометра

Болометр чувствителен ко всему спектру излучения. Но применяют его в основном в астрономии для регистрации излучения с субмиллиметровой длиной волны: для этого диапазона болометр — самый чувствительный датчик. Источником теплового излучения может быть свет звезд или Солнца, прошедший через спектрометр и разложенный на тысячи спектральных линий, энергия в каждой из которых очень мала.

Полупроводниковые болометры применяются, например, в системах ориентации, для дистанционного измерения температуры объектов, в датчиках обнаружения облучения военных машин (напр., лазерным лучом головок самонаведения) и для изготовления болометрических матриц, применяемых в тепловизорах.

Используется в системах ПОНАБ, для определения нагрева букс вагонов.

Для демонстрации некоторых проблем определения температуры по излучению был придуман куб Лесли, у которого стороны выполнены из разных материалов. Изображения куба Лесли справа демонстрируют разницу в излучательных и отражательных свойствах разных граней куба при одной и той же температуре куба.

Нагретый куб Лесли. Видно что черная и белая грани куба имеют высокий коэффициент излучения и тепловизор показывает что грани горячие. А полированная и матовая грани куба сделаны из материала с низким коэффициентом излучения но с высоким коэффициентом отражения , потому в тепловизоре они выглядят холодными и в них отражается тепло руки.

Хотя болометры могут использоваться для измерения излучения любой частоты, для большинства диапазонов длин волн существуют другие методы обнаружения, которые более чувствительны. Для субмиллиметровых длин волн (от примерно 200 мкм до 1 мм длины волны, также известной как дальняя инфракрасная область или терагерц ) болометры являются одними из самых чувствительных доступных детекторов и поэтому используются в астрономии на этих длинах волн. Для достижения наилучшей чувствительности их необходимо охладить до доли градуса выше абсолютного нуля (обычно от 50 мК до 300 мК). Известные примеры болометров, используемых в субмиллиметровой астрономии, включают Космическую обсерваторию Гершеля ,Телескоп Джеймса Клерка Максвелла и стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии (SOFIA).

Как самостоятельно починить

Найти устройство несложно, оно находится за задней крышкой, рядом с вилкой, которая включает петлю размагничивания.

Если причина – намагничивание устройства, его необходимо размагнитить. Для этого устройство отпаивают от телевизора и подключают к системе размагничивания.

Но в большинстве случаев, повреждения устройства требуют его замены. Нужно выпаять старое, и впаять новое, подобное по характеристикам. Если мы выберем неправильное устройство, оно не заработает.

Подпишитесь на наши Социальные сети

Приложения в физике элементарных частиц

Термин болометр также используется в физике элементарных частиц для обозначения нетрадиционного детектора частиц . Они используют тот же принцип, что описан выше. Болометры чувствительны не только к свету, но и ко всем видам энергии. Принцип работы аналогичен калориметру в термодинамике . Однако приближения, сверхнизкая температура и различное назначение устройства сильно различают его эксплуатационное использование. На жаргоне физики высоких энергий эти устройства не называются «калориметрами», поскольку этот термин уже используется для обозначения другого типа детектора (см. « Калориметр»).). Их использование в качестве детекторов частиц было предложено с начала 20 века, но первое регулярное, хотя и новаторское, использование было только в 1980-х годах из-за трудностей, связанных с охлаждением и работой системы при криогенных температурах . Их еще можно считать находящимися в стадии разработки.

Расшифровка спецификации конкретной модели

Это были основные параметры серии, теперь рассмотрим спецификацию для С831 (см. рис. 5).

Спецификация модельного ряда серии B598*1

Краткая расшифровка:

1. Величина тока для штатного режима работы, для нашей детали это почти половина ампера, а именно 470 мА (0,47 А).
2. Этот параметр указывает ток, при котором величина сопротивления начинает существенно меняться в большую сторону. То есть, когда через С831 протекает ток с силой 970 мА, срабатывает «защита» устройства. Следует заметить, что этот параметр связан с точкой температурного перехода, поскольку проходящий ток приводит к разогреву элемента.
3. Максимально допустимая величина тока для перехода в «защитный» режим, для С831 это 7 А. Обратите внимание, что в графе указано максимальное напряжение, следовательно, можно рассчитать допустимую величину мощности рассеивания, превышение которой с большой вероятностью приведет к разрушению детали.
4. Время срабатывания, для С831 при напряжении 265 вольт и токе 7 ампер оно составит менее 8 секунд.
5. Величина остаточного тока, необходимого для поддерживания защитного режима рассматриваемой радиодетали, она 0,02 А. Из этого следует, что на удержание сработавшего состояния требуется мощность 5,3 Вт (Ir x Vmax).
6. Сопротивление устройства при температуре 25°С (3,7 Ом для нашей модели). Отметим, с измерения мультиметром этого параметра начинается проверка позистора на исправность.
7. Величина минимального сопротивления, у модели С831 это 2,6 Ом. Для полноты картины, еще раз приведем график температурной зависимости, где будут отмечены номинальное и минимальное значение R (см. рис. 6).

Рисунок 6. График температурной корреляции для B59831, значения RN и Rmin отмечены красным
Обратите внимание, что на начальном этапе нагрева радиодетали ее параметр R незначительно уменьшается, то есть в определенном диапазоне температур у нашей модели начинают проявляться NTS свойства. Эта особенность, в той или иной мере, характерна для всех позисторов.

1. Полное наименование модели (у нас B59831-C135-A70), данная информация может быть полезной для поиска аналогов.

Теперь, зная спецификацию, можно переходить к проверке на работоспособность.

См. также

• Термопара
• Сцинтиллирующий болометр
• Пирометр
• Радиометр
• Тазиметр
• Термистор
• Пиргелиометр
• Термистор
• СВЧ

Статью про терморезистор я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое терморезистор,позистор,болометр,микроболометр и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Электроника, Микроэлектроника , Элементная база

Варианты неисправностей в кинескопах

Если при первом включении изображение искажено или наблюдается рябь и полосы, то с высокой долей вероятности виновен позистор. Как проверить мультиметром элемент в цепи? На холодной схеме это сделать легче, ведь сопротивление позистора минимальное.

Часто пайка контактов просто отваливается от длительной работы. Позистор относится к элементам схемы, которые постоянно работают в нагретом состоянии. Омметром проверяют соединение маски экрана с выводом второй ножки позистора. Если оно минимальное, это говорит о надежном соединении. Возможно, элемент не срабатывает на отсечку.

Если позистор неисправен и закорочен, то при первом включении перегорает предохранитель блока питания. При условии что это происходит без видимого короткого замыкания в цепи, проверить неисправность можно совсем отключив маску экрана и позистор.

Что такое допуск, и насколько он важен?

Эта величина показывает возможное отклонение у данной серии от указанного номинала. В правильно рассчитанной схеме должен учитываться этот показатель, либо после сборки производится соответствующая наладка. Как вы понимаете, наши друзья из «Поднебесной» не утруждают себя этим, что положительно отражается на стоимости их товара.

Результат такой политики был показан на рисунке 4, деталь работает какое-то время, пока не наступает предел запаса ее прочности.

1. Принимаем решение, сравнив показания мультметра с номиналом, если расхождение выходит за пределы погрешности, деталь однозначно нуждается в замене.

Проверка на номинал

Если деталь выпаяна, то этот этап позволит гарантированно показать ее работоспособность. Для тестирования нам необходимо знать номинал. Как определить его по маркировке, было написано выше.

Алгоритм наших действий следующий:

1. Подключаем щупы, так как на предыдущем тестировании.
2. Включаем измерение сопротивления (диапазон приведен на рисунке 6) в режиме большем, чем номинал, но максимально близким к нему. Например, нам необходимо проверить резистор 47 кОм, следовательно, нужно выбрать диапазон «200К».

   
   Рисунок 6. Диапазоны измерения сопротивления (отмечены красным)

3. Касаемся щупами выводов, снимаем показания и сравниваем их с номиналом. Если они не совпадают, а это можно гарантировать с вероятностью близкой к 100%, не стоит отчаиваться. Следует учитывать как погрешность прибора, так и допуск самого элемента. Здесь необходимо сделать небольшое пояснение.

Цветовое обозначение

Сейчас принята цветовая маркировка, представляющая собой от трех до шести колец разной окраски (см. рис. 2). Не надо видеть в этом происки врагов, поскольку данный способ позволяет установить номинал даже на сильно поврежденной детали. А это весомый фактор, учитывая, что современные бытовые электроприборы не комплектуются принципиальными схемами.

Рис. 2. Пример цветовой маркировки
Информацию по расшифровке данного обозначения на компонентах несложно найти в интернете, поэтому приводить ее в рамках этой статьи не имеет смысла. Есть также множество программ-калькуляторов (в том числе и онлайн), позволяющих получить необходимую информацию.