थर्मिस्टर : रोधताप गुणांक (१° से. तापमान वाढविले असता विद्युत् रोधात होणारा बदल भागिले ०° से. तापमानाला असणारा रोध) जास्त असणाऱ्या अर्धसंवाहकापासून (ज्याची विद्युत् संवाहकता धातू आणि निरोधक यांच्या दरम्यान असते अशा द्रव्यापासून) बनविलेली व जिचा विद्युत् रोध तापमान बदलाला अतिशय संवेदनशील असतो, अशी विद्युत् प्रयुक्ती. थर्मिस्टराच्या तापमानात जरी अतिशय अल्प बदल झाला, तरी त्याच्या विद्युत् रोधात फार मोठा बदल होतो. हा बदल उष्णतेच्या प्रारणामुळेही (तरंगरूपी संक्रमणामुळेही) घडवून आणता येतो. तापमानातील लहानसहान बदल थर्मिस्टराच्या साहाय्याने सुलभपणे मोजता येतात. रोध सेतूचा (विविध विद्युत् राशी मोजण्यासाठी रोधकांच्या केलेल्या मांडणीचा) एक भाग म्हणून थर्मिस्टराचा उपयोग करतात. थर्मिस्टर हे पुनर्स्फटिकीकरण केलेल्या निरनिराळ्या धातूंच्या ऑक्साइडांचे मिश्रण असतात आणि ते बहुधा मणी, चकती, वॉशर, सळई वा पट्टी या आकारांचे तयार केलेले असतात. त्यांना धातूच्या तारांची टोके जोडलेली असतात.

गुणधर्म : थर्मिस्टराचे गुणधर्म त्याचा आकार, आकारमान, रोधताप गुणांक व रोध यांवर अवलंबून असतात. त्यातील शक्तिव्यय आणि तापमानातील फरक यांच्या भागाकारास शक्तिव्यय स्थिरांक म्हणतात. १% रोध कमी होण्यासाठी लागणाऱ्या शक्तीला शक्ती संवेदनक्षमता म्हणतात. ६३% रोध कमी होण्यासाठी लागणाऱ्या कालावधीला काल स्थिरांक म्हणतात.

आ. १ विशिष्ट रोधकता व तापमान यांचा आलेख : (अ) मँगॅनीजनिकेल थर्मिस्टर (रोधताप गुणांक -४.४% प्रती ०से., २५० से., तापमानाला) (आ) मँगॅनीज-निकेल-कोबाल्ट थर्मिस्टर (रोधताप गुणांक -३.९% प्रप्ती० से., २५० से. तापमानाला) (इ) प्लॅटिनम.आ. १ मध्ये दोन प्रारूपिक (नमुनेदार) थर्मिस्टरांकरिता विशिष्ट रोधकता (एक सेंमी. लांब व एक चौ. सेंमी. काटच्छेदाचे क्षेत्रफळ असलेल्या द्रव्याच्या ठोकळ्याचा रोध) व तापमान यांचे आलेख दिलेले असून तुलनेसाठी प्लॅटिनमाचा आलेखही दिला आहे.

थर्मिस्टराचे तापमान – १००° से. पासून ४००° से. पर्यंत बदलत असताना त्याचा रोध १,००,००,००० : १ या प्रमाणात बदलतो.

अभिलक्षणे : थर्मिस्टराचे गुणधर्म त्याच्या शक्तिव्यय स्थिरांकावरही अवलंबून असतात. विद्युत् प्रवाह कमी असताना तो विद्युत् दाबाच्या प्रमाणात ओहम नियमाप्रमाणे वाढत जातो. विद्युत् शक्तीचा व्यय सुरू झाल्यावर तापमान वाढू लागते, रोध कमी होतो व त्या प्रमाणात विद्युत् दाबही कमी होतो. विद्युत् प्रवाह आणखी वाढविला, तर तापमान वाढते व रोध कमी होतो विद्युत् दाब वाढतो पण तो प्रवाहाच्या प्रमाणात वाढत नाही. पुढे प्रवाहाच्या एका विशिष्ट मूल्याला दाब जास्तीत जास्त होतो. यापेक्षा जर प्रवाह वाढविला, तर तापमान वाढते पण दाब कमी होतो. या अवस्थेत थर्मिस्टराचा रोध ऋण असतो.

प्रकार : थर्मिस्टर मणी, चकती, वॉशर, सळई, पट्टी इ. विविध आकारांत बनविता येतात.

मणी प्रकारच्या थर्मिस्टरामध्ये प्लॅटिनमांच्या दोन समांतर तारांना ऑक्साइडाच्या मिश्रणाचे दोन चिकट थेंब लावलेले असतात (आ. २). तारांची लांबी ०·००५–०·०२५ मिमी. असते आणि थेंबाचा व्यास ०·०३०–०·१ मिमी. असतो. भट्टीत तापविल्यावर मणी तारांना चिकटून बसतात व तारा मण्यांची टोके (विद्युत् अग्रे) बनतात. तारेचे आकारमान, मण्याचा व्यास, मृत्तिकेचे मिश्रण व तारांमधील अंतर यांवरून प्रयुक्तीची अभिलक्षणे ठरतात. मण्याच्या थर्मिस्टराचे वजन फारच थोडे असते. त्याचप्रमाणे त्याचा काल स्थिरांकही कमी असतो.


मणी प्रकारचा थर्मिस्टर

चकती किंवा वॉशर प्रकारच्या थर्मिस्टरामध्ये चिकटण्यासारख्या ऑक्साइड मिश्रणाचे तापपिंडन (प्रत्यक्ष द्रवीभूत न करता उष्णतेने एकत्रित गोळा करण्याची प्रक्रिया) करून ते दाबण्यात येते. चकतीच्या थर्मिस्टराचा व्यास ०·०५–०·१५ मिमी. व जाडी ०·०१–०·१ मिमी. असते. वॉशर थर्मिस्टराचा व्यास १५ मिमी. व जाडी १० मिमी. पर्यंतही असू शकते. त्याच्या मुख्य पृष्ठभागावर संवाहक पदार्थाचा विद्राव लावण्यात येतो व त्याला तारेची टोके जोडण्यात येतात. मोठ्या व्यासाच्या पातळ चकतीच्या थर्मिस्टराचा रोध कमी, काल स्थिरांक कमी व शक्तिव्यय जास्त असतो. जाड व कमी व्यासाच्या थर्मिस्टराचा रोध जास्त, काल स्थिरांक मोठा व शक्तिव्यय कमी असतो.

सळईसारखे किंवा पट्टीसारखे थर्मिस्टर बहिःसारण पद्धतीने (योग्य मुद्रेतून–डायमधून–उष्ण धातू दट्ट्याच्या साहाय्याने ढकलून जरूर त्या आकाराच्या धातूच्या वस्तू तयार करण्याच्या पद्धतीने) तयार करतात. सळ्या लांब व बारीक असतात. त्यांची लांबी ५–५० मिमी. व जाडी ०·१५–०·५ मिमी. असते. या प्रकारचा थर्मिस्टर तयार करण्यासाठी चिकट ऑक्साइड मिश्रणाचे बहिःसारण करतात, त्याच्या मुख्य टोकावर संवाहक पदार्थाचा विद्राव लावतात व नंतर संवाहक तारांची टोके जोडण्यात येतात. या प्रकारच्या थर्मिस्टराचा रोध जास्त, काल स्थिरांक मोठा व शक्तिव्यय साधारण असतो.

उपयोग : थर्मिस्टराचा विद्युत् मंडलांत विविध प्रकारे उपयोग करण्यात येतो. त्याचा उपयोग मुख्यतः मापन व नियंत्रण यांकरिता वापरण्यात येणाऱ्या मंडलांत केला जातो.

थर्मिस्टराचा रोधताप गुणांक जास्त असल्याने तापमान मोजण्यासाठी ही एक आदर्श प्रयुक्ती आहे. या उपयोगामध्ये शक्तिव्यय कमीत कमी झाला पाहिजे व त्याने ज्या वस्तूचे तापमान मोजावयाचे ती वस्तू गरम होता कामा नये. जास्त रोध असलेले थर्मिस्टर रोध सेतूमध्ये वापरून तापमान अचूकपणे मोजता येते. या पद्धतीत ०·०००५° से. पर्यंतची संवेदनशीलता सहज मिळवता येते. रोधक अग्रे व पूरक अग्रे यांची जरूर लागत नाही. ज्या वस्तूचे वा ज्या ठिकाणचे [उदा., धारवे (फिरत्या दंडांना योग्य स्थितीत ठेवण्यासाठी वापरण्यात येणारे आधार), दंतचक्र पेटी, रोहित्राचा (विद्युत् दाब बदलण्याच्या साधनाचा) गाभा, एंजिनाच्या सिलिंडराचे शीर्ष] तापमान मोजावयाचे असते त्या ठिकाणी मणी प्रकारचा थर्मिस्टर बसवितात.

पुष्कळशा विद्युत् व इलेक्ट्रॉनीय मंडलांतील घटकामधील धातूंचा रोधताप गुणांक धन असतो. यामुळे मंडलातील तापमान स्थिर राखण्यास अडथळा निर्माण होतो. योग्य थर्मिस्टर वापरून तापमानातील फरकाची भरपाई करून मंडलाचे तापमान स्थिर राखता येते.

प्रवाहमापक, निर्वातमापक (वातावरणीय दाबापेक्षा कमी असलेला वायुदाब मोजण्यासाठी वापरण्यात येणारे साधन) व वायुवेगमापक यांमध्येही थर्मिस्टर वापरतात. या उपकरणांत थोडासा विद्युत् दाब लावून थर्मिस्टरातील विद्युत् प्रवाह मोजतात. येथे उष्णताव्यय हे उपकरणाभोवतील निर्वाताचे मान किंवा त्या उपकरणावरून जाणाऱ्या वायूचा वेग यांचे फलन (गणितीय दृष्ट्या संबंधित) असते आणि व्यय होणारी शक्ती स्थिर मुल्याप्रत पोहोचते. मोजलेल्या विद्युत् प्रवाहावरून उपकरणातील निर्वातावस्थेचे मान किंवा वाहणाऱ्या वायूचा वेग मोजता येतो.

थर्मिस्टरामधून विद्युत् प्रवाह जाऊन तो स्वतः तापतो तेव्हा त्याचा रोध कमी होतो. रोध कमी होण्याचे प्रमाण त्याच्या औष्णिक वस्तुमानावरून ठरवता येते. यामुळे विद्युत् मंडलातील प्रवाह वाढण्यास लागणाऱ्या विलंबाचा उपयोग अभिचालित्राच्या [ज्याच्या साहाय्याने दुसऱ्या विद्युत् मंडलातील स्पर्शक बंद वा उघडे करून त्या मंडलातील विद्युत् प्रवाह नियंत्रित करता येतो अशा साधनाच्या ⟶ अभिचालित्र] कार्यात ठराविक कालावधीचा विलंब होण्यासाठी किंवा उपकरणे चालू करताना त्यांचे संरक्षण करण्यासाठी करण्यात येतो.

थर्मिस्टराच्या रोध व शक्ती या अभिलक्षणांमुळे त्याचा शक्तिमापकांमध्ये चांगला उपयोग होतो. सूक्ष्मतरंगांची शक्ती मण्याच्या थर्मिस्टराने अचूक मोजता येते. याकरिता हा थर्मिस्टर ⇨ तरंग मार्गदर्शकाच्या पोकळीत बसविलेला असतो व थर्मिस्टराचा संरोध पोकळीच्या संरोधाइतका केला जातो. दृश्य वा अवरक्त (वर्णपटातील तांबड्या रंगाच्या अलीकडील अदृश्य) प्रारणासारख्या प्रारणाची शक्तीही थर्मिस्टराने मोजता येते. यांशिवाय संदेशवहन मंडलांत विद्युत् दाब नियंत्रक व प्रदान (बाहेर पडणारी शक्ती) तीव्रता नियंत्रक म्हणूनही थर्मिस्टराचा उपयोग करण्यात येतो.

संदर्भ: Brophy, J. J. Semiconductor Devices, New York, 1964.

कुलकर्णी, पं. तु.

Close Menu
Skip to content