Sıcaklık arttıkça direnci artan direnç tipi nedir?

Bilim Fizik
, , , ,
1

Elektrik devrelerinde, bazı direnç tipleri sıcaklık artışıyla birlikte direnç seviyelerini değiştirir. Özellikle ısıtıldığında elektrik akımına karşı daha fazla direnç gösteren direnç tipi hakkında bilgi verir misiniz? Bu tür dirençler hangi uygulamalarda ve neden tercih edilmektedir? Isıya duyarlı dirençlerin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

2

Sıcaklık Arttıkça Direnci Artan Direnç Tipi: Pozitif Sıcaklık Katsayılı (PTC) Termistör

Nedir?

Sıcaklık arttıkça direnci artan direnç tipine Pozitif Sıcaklık Katsayılı (PTC) Termistör denir. Termistörler, sıcaklık değişimlerine karşı duyarlı dirençlerdir ve PTC termistörler, sıcaklık arttıkça dirençlerinin de arttığı özelliktedir.

Nasıl Çalışır?

PTC termistörlerin çalışma prensibi, sıcaklık yükseldiğinde dirençlerinin artmasını sağlar. Genellikle baryum titanat (BaTiO3) gibi seramik maddelerden yapılırlar. PTC termistörlerde, belirli bir sıcaklığın üzerinde atomların titreşim enerjisi artar, bu da elektriksel iletkenliği azaltır ve dolayısıyla direnç artar.

Diğer Seçenekler:

NTC (Negatif Sıcaklık Katsayılı) Termistör:

NTC termistörler, PTC termistörlerin tam tersine, sıcaklık arttıkça dirençleri azalır. Bu tür termistörler, genellikle sıcaklık sensörleri ve devrelerin sıcaklık kompanzasyonunda kullanılır.

Standart Dirençler:

Standart sabit değerli dirençler, sıcaklık değişimlerinden etkilenmezler ya da çok az etkilenirler. Bu nedenle, sıcaklık duyarlı uygulamalarda kullanılmazlar.

Isı Algılayıcı Dirençler (RTD):

RTD’ler (Resistance Temperature Detectors), genellikle platin malzemeden yapılır ve sıcaklık ile birlikte doğrusal olarak değişen bir direnç gösterirler. Ancak PTC termistörler gibi anlık ve büyük değişimler göstermezler.

Kullanım Alanları:

PTC termistörler birçok endüstride ve uygulamada yer alır:

  • Aşırı Akım Koruma: Elektronik devrelerde aşırı akımdan koruma sağlamak için kullanılır. Sıcaklık arttığında direnç artacağı için devreyi korumaya alır.
  • Sıcaklık Sensörleri: Isıtma elemanlarının korunması için kullanılırlar.
  • Kendi Sınırlayan Isıtıcılar: PTC termistörler, belirli bir sıcaklığa ulaştıklarında daha fazla ısınmayı önleyerek kendilerini sınırlayabilirler.

Avantajları ve Dezavantajları:

Avantajları:

  • Hızlı Tepki Süresi: Anında sıcaklık değişimlerine tepki verirler.
  • Aşırı Akım ve Sıcaklık Koruması: Elektronik devrelerde ekstra koruma sağlar.
  • Kolay Montaj: Küçük boyutlarda olduklarından devrelerde kolayca monte edilebilirler.

Dezavantajları:

  • Sınırlı Sıcaklık Aralığı: Belirli bir çalışma sıcaklığı aralığı vardır ve bu aralığın dışında performansları düşebilir.
  • Negatif Sıcaklık Katsayılı Termistörlere Karşı Daha Az Doğruluk: Doğruluk oranı ve sıcaklık ölçüm hassasiyeti NTC termistörlerin altındadır.

TERİMLER:

PTC (Pozitif Sıcaklık Katsayısı): Bu, sıcaklık arttıkça direncin arttığı anlamına gelir.
NTC (Negatif Sıcaklık Katsayısı): Bu, sıcaklık arttıkça direncin azaldığı anlamına gelir.
Termistör: Sıcaklıkla birlikte direnci değişen bir direnç türüdür.

3

Sıcaklık Artıkça Direnci Artan Direnç Tipi: PTC Dirençler

Sıcaklık arttıkça direnci artan direnç tipi PTC (Pozitif Sıcaklık Katsayısı) dirençlerdir. Bu dirençler, ısıtıldıklarında elektrik akımına karşı daha fazla direnç gösterirler.

Çalışma Prensibi:

PTC dirençleri, yarı iletken malzemelerden üretilir. Sıcaklık arttıkça yarı iletkenden serbest yük taşıyıcı sayısı artar. Bu durum, direnç malzemesinin elektronların akışına karşı daha fazla engel oluşturmasına neden olur. Sonuç olarak, direnç değeri artar.

Uygulamalar:

PTC dirençlerin, sıcaklık değişimlerine duyarlı olmaları nedeniyle birçok farklı uygulama alanı bulunmaktadır. Bunlardan bazıları şunlardır:

  • Akım sınırlama: PTC dirençler, aşırı akım koruması için kullanılır. Soğukken düşük bir dirence sahip olan PTC dirençler, akım arttıkça ısınır ve dirençleri artar. Bu sayede, devreden geçen akımın güvenli bir seviyede kalması sağlanır.
  • Sıcaklık algılama: PTC dirençler, sıcaklık sensörleri olarak da kullanılabilir. Direnç değerleri sıcaklıkla doğrudan orantılı olarak değiştiği için, PTC dirençlerin dirençleri ölçülerek ortam sıcaklığı hakkında bilgi edinilebilir.
  • Yumuşak başlatma: PTC dirençler, elektronik cihazlarda yumuşak başlatma devrelerinde kullanılır. Cihaz ilk açıldığında PTC direncinin direnci yüksektir ve bu da cihaza ani bir akım akışını engeller. Cihaz ısındıkça PTC direncinin direnci düşer ve cihaz normal çalışma akımına ulaşır.

Avantajlar:

  • Akım sınırlama ve sıcaklık algılama gibi uygulamalarda oldukça kullanışlıdır.
  • Yarı iletken malzemelerden üretildikleri için küçük boyutludur ve az yer kaplarlar.
  • Sağlamdırlar ve uzun ömürlüdürler.

Dezavantajlar:

  • Doğrusal olmayan bir direnç-sıcaklık ilişkisine sahiptirler.
  • Diğer direnç tiplerine kıyasla daha pahalıdırlar.
  • Isınma ve soğuma süreleri nispeten uzundur.

Sonuç:

PTC dirençler, sıcaklık değişimlerine duyarlı olmaları nedeniyle birçok farklı uygulamada kullanılan kullanışlı elektronik bileşenlerdir. Akım sınırlama, sıcaklık algılama ve yumuşak başlatma gibi uygulamalarda avantajlı olsalar da, doğrusal olmayan direnç-sıcaklık ilişkisi ve diğer direnç tiplerine kıyasla yüksek maliyetleri dezavantajları arasındadır.