Szia! Dióda-hőmérséklet-érzékelők szállítójaként az emberek tisztességes részét kérdezték az előre - előfeszített és a fordított - előfeszített dióda hőmérséklet-érzékelők közötti különbségről. Szóval úgy gondoltam, leülök és megírom ezt a blogot, hogy tisztázzam a dolgokat.
Kezdjük az alapokkal. A dióda egy kétpólusú elektronikus alkatrész, amely lehetővé teszi az áram egyirányú áramlását. Amikor a dióda hőmérséklet-érzékelőként való használatáról beszélünk, akkor minden arról szól, hogyan változnak az elektromos jellemzői a hőmérséklettel.
Előre - előfeszített dióda hőmérséklet érzékelő
Előfeszített diódáról akkor beszélünk, ha pozitív feszültséget kapcsolunk az anódra (a pozitív kivezetésre) a katódhoz (a negatív kivezetéshez) képest. Ebben az állapotban az áram átfolyhat a diódán. Hőmérséklet-érzékelőként való használatkor van néhány kulcsfontosságú funkció.
Az egyik fő dolog az előremenő feszültség ($V_f$) és a hőmérséklet közötti kapcsolat. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, az előre feszített diódán lévő előremenő feszültség csökken. Ez annak köszönhető, hogy az elektronoknak a kimerülési tartományon (a dióda azon tartományán, ahol nincsenek mozgó töltéshordozók) áthaladásához szükséges energia a hőmérséklet emelkedésével csökken.
Az előremenő feszültség változása megközelítőleg lineáris egy bizonyos hőmérsékleti tartományban. Ez a lineáris összefüggés viszonylag egyszerűvé teszi a hőmérséklet mérését. Például, ha van egy áramköre beállítva egy dióda előremenő feszültségének mérésére, akkor egy egyszerű egyenlettel konvertálhatja ezt a feszültséget hőmérsékleti értékké.
Az előrefeszített dióda hőmérséklet-érzékelők másik előnye a viszonylag gyors válaszidő. Mivel az áram előfeszített állapotban szabadon folyik, a hőmérséklet bármilyen változása gyorsan befolyásolhatja a dióda elektromos jellemzőit. Ez kiválóan alkalmassá teszi őket olyan alkalmazásokhoz, ahol gyors hőmérséklet-változásokat kell figyelni, például néhány nagy sebességű ipari folyamatban.
Van azonban néhány korlátozás is. Az előre előfeszített diódák érzékenyebbek a tápfeszültség változásaira. Ha a tápfeszültség ingadozik, az közvetlenül befolyásolhatja az előremenő áramot és a feszültséget a diódán, ami viszont pontatlan hőmérséklet-értékekhez vezethet. Emellett az előremenő - feszültség - hőmérséklet kapcsolat lineáris tartománya korlátozott. Ezen a tartományon kívül a kapcsolat bonyolultabbá válik, és előfordulhat, hogy kifinomultabb kalibrációs módszerekre lesz szüksége a pontos hőmérsékletmérésekhez.
Fordított - Előfeszített dióda hőmérséklet-érzékelő
Most beszéljünk a fordított - előfeszített diódákról. Fordított - előfeszített helyzetben pozitív feszültséget adunk a katódra az anódhoz képest. Ideális diódában fordított - előfeszített állapotban nem folyik áram. De a valós diódákban van egy kis fordított áram, amelyet fordított szivárgási áramnak neveznek ($I_r$).
A fordított szivárgási áram erősen hőmérsékletfüggő. A hőmérséklet növekedésével a fordított szivárgási áram exponenciálisan növekszik. Ez az exponenciális kapcsolat egészen más, mint az előre feszített diódák lineáris kapcsolata.
A fordított előfeszítésű dióda hőmérséklet-érzékelőként való használatának egyik előnye a nagy érzékenység. Már egy kis hőmérséklet-változás is jelentős változást okozhat a fordított szivárgási áramban. Ez alkalmassá teszi őket olyan alkalmazásokhoz, ahol nagyon kis hőmérséklet-ingadozások észlelésére van szükség, például bizonyos tudományos kutatásokban vagy nagy pontosságú hőmérséklet-figyelő rendszerekben.
A fordított - előfeszített dióda hőmérséklet-érzékelőket szintén kevésbé érintik a tápfeszültség ingadozások, mint az előre előfeszítetteknél. Mivel a fordított áramot elsősorban a dióda belső tulajdonságai és a hőmérséklet határozzák meg, a tápfeszültség kis változásai viszonylag kis mértékben befolyásolják a hőmérséklet mérését.
Van azonban néhány hátránya. A fordított szivárgási áram és a hőmérséklet közötti exponenciális kapcsolat megnehezítheti az érzékelő kalibrálását. Bonyolultabb matematikai modellekre van szükség a mért ellenáram pontos hőmérsékleti értékké való konvertálásához. Ezenkívül a fordított szivárgási áram általában nagyon kicsi, ami azt jelenti, hogy nagyon érzékeny mérőáramkörökre van szükség az észleléséhez. Ez növelheti a teljes hőmérséklet-érzékelő rendszer bonyolultságát és költségét.
Alkalmazások és összehasonlítások
Nézzünk meg néhány olyan alkalmazást, ahol minden érzékelőtípus ragyog.
Az előrefeszített dióda hőmérséklet-érzékelők esetében, amint azt korábban említettem, kiválóan alkalmasak ipari alkalmazásokhoz, ahol gyors hőmérséklet-változásokat kell figyelni. Például egy olyan gyártási folyamatban, ahol a gép egy részének hőmérséklete működés közben gyorsan változhat, egy előre feszített dióda érzékelő valós idejű hőmérsékleti adatokat tud adni. A fogyasztói elektronikában is gyakran használják, például laptopokban a CPU hőmérsékletének figyelésére.
Másrészt a fordított előfeszítésű dióda hőmérséklet-érzékelőket gyakrabban használják olyan alkalmazásokban, ahol nagy érzékenységre van szükség. Például egyes orvosi berendezésekben, például bizonyos típusú hőmérőkben, ahol a testhőmérséklet nagyon kis változásait kell érzékelni. Egyes környezetfigyelő rendszerekben is használatosak, ahol a levegő vagy a víz kis hőmérséklet-különbségeit kell mérni.
Ha Ön a hőmérséklet-érzékelők piacán dolgozik, más típusú érzékelőket is kínálunk, mint plNTC termisztor autókhoz. Az NTC (negatív hőmérsékleti együttható) termisztorok egy másik népszerű hőmérséklet-érzékelő típus. A dióda hőmérséklet-érzékelőktől eltérő működési elvűek. Az NTC termisztor ellenállása a hőmérséklet emelkedésével csökken.
Nekünk is van10K 3470 NTC termisztor. Ezeket a termisztorokat olyan speciális alkalmazásokhoz tervezték, ahol szükség van egy bizonyos ellenállás-hőmérséklet jellemzőre. Ha pedig ömlesztve keres valamit, akkor ajánljukÜveggyöngy NTC termisztor hossz 50mm 1000db csomagonként.
Következtetés
Összefoglalva, mind az előre feszített, mind a fordított előfeszítésű dióda hőmérséklet-érzékelőknek megvannak a saját egyedi jellemzői. Az előre előfeszített diódák lineáris kapcsolatot biztosítanak az előremenő feszültség és a hőmérséklet között, gyors válaszidőt biztosítanak, de érzékenyebbek a tápfeszültség változásaira. A fordított - előfeszített diódák viszont exponenciális összefüggést mutatnak a fordított szivárgási áram és a hőmérséklet között, nagy érzékenységgel, és kevésbé befolyásolják őket a tápfeszültség ingadozása.
Ha dióda hőmérséklet-érzékelők használatán gondolkodik projektjéhez, alaposan meg kell fontolnia az alkalmazási követelményeket. Figyelnie kell a gyors hőmérséklet-változásokat? Akkor egy előre feszített dióda lehet a megfelelő út. Vagy nagy érzékenységre van szüksége a kis hőmérséklet-ingadozások észleléséhez? Ebben az esetben a fordított előfeszítésű dióda jobb választás lehet.
Ha dióda hőmérséklet-érzékelőket vagy bármely más hőmérséklet-érzékelő termékünket szeretne vásárolni, forduljon hozzánk bizalommal. Azért vagyunk itt, hogy segítsünk megtalálni az igényeinek megfelelő megoldást. Akár egy kis barkácsprojekten, akár egy nagyszabású ipari alkalmazáson dolgozik, mi mindent megtalálunk.
Hivatkozások
- "Félvezető fizika és eszközök", Donald A. Neamen
- Robert L. Boylestad és Louis Nashelsky "Elektronikus eszközök és áramkörelmélet"
