Zasada pracy termistora NTC z ujemnym współczynnikiem temperatury

NTC to skrót od Negative Temperature Coefficient, co oznacza ujemny współczynnik temperatury, ogólnie odnosząc się do materiału lub komponentu półprzewodnikowego o dużym współczynniku temperatury ujemnej, tzw. termostor NTC to termostor o współczynniku temperatury ujemnej. Jest wykonany z tlenków metali, takich jak mangan, kobalt, nikel i miedź jako głównych materiałów, przy użyciu procesu ceramicznego. Te materiały tlenków metali mają właściwości półprzewodnikowe, ponieważ są zupełnie podobne do materiałów półprzewodnikowych, takich jak german i krzem. W niskich temperaturach te materiały tlenkowe mają mniejszą liczbę nośników (elektronów i otworów), więc ich wartość oporu jest wyższa; Wraz ze wzrostem temperatury liczba nośników rośnie, więc wartość oporu zmniejsza się. Termistor NTC w temperaturze pokojowej waha się od 100 do 1000 000 ohmów, współczynnik temperatury -2% ~ -6,5%. Termistory NTC mogą być szeroko stosowane w zakresie pomiaru temperatury, kontroli temperatury, kompensacji temperatury itp.

NTC skład termistora z ujemnym współczynnikiem temperatury

NTC (ujemny współczynnik temperatury) odnosi się do zjawiska i materiału termometru o ujemnym współczynniku temperatury, który zmniejsza się wskaźnikowo wraz z oporem na wzrost temperatury. Materiał ten jest ceramiką półprzewodnikową z dwóch lub więcej tlenków metali, takich jak mangan, miedź, krzem, kobalt, żelazo, nikiel, cynk, aby w pełni mieszać, formować, spiekać i inne procesy, może być wytworzony termometr o ujemnym współczynniku temperatury (NTC). Jego odporność i stała materiału różnią się w zależności od proporcji składu materiału, atmosfery spiekania, temperatury spiekania i stanu struktury. Obecnie pojawiają się również materiały termometru NTC, które są reprezentowane przez węglik krzemu, selenek cyny, azotek tantalu itp.

Półprzewodniki cieplne NTC są głównie strukturami krystalicznymi lub ceramiką tlenkową innej struktury, z ujemnym współczynnikiem temperatury, wartość oporu może być przybliżona do:

RT i RT0 są odpowiednio wartościami oporu w temperaturze T i T0, a Bn jest stałą materiału. Sam ziarno ceramiczne zmienia się z powodu zmiany temperatury, która jest określana przez właściwości półprzewodników.

Najważniejszą cechą wrażliwości termicznej na ujemny współczynnik temperatury NTC jest żywotność

Termistor NTC o długiej żywotności jest poprawą świadomości o termistorze NTC, podkreślając znaczenie żywotności oporu. Termostator NTC jest najważniejszy dla życia, po wytrzymaniu różnych testów wysokiej dokładności, wysokiej wrażliwości, wysokiej niezawodności, bardzo wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia, nadal działa stabilnie przez długi czas.
Żywotność jest ważną właściwością termostanu NTC i ma dialektyczną relację z innymi parametrami, takimi jak dokładność, wrażliwość. Produkt oporu NTC musi najpierw mieć długą żywotność, aby zapewnić funkcjonowanie innych właściwości; A inne doskonałe wydajności zależą od procesu produkcyjnego osiągnięcia pewnego poziomu technicznego, co umożliwia długą żywotność NTC.
Wiele produktów elektronicznych wysokiej technologii, w bardzo wysokiej temperaturze, nadwysokim napięciu i innych trudnych warunkach, wymaga, aby termostor grał stabilną kontrolę temperatury, funkcję pomiaru temperatury, większość producentów dąży do dokładności, wrażliwości, wartości przesunięcia i innych konwencjonalnych właściwości termosterów NTC, pomijając żywotność oporu, co powoduje, że NTC nie może pracować długo i wpływa na użycie produktów elektronicznych. W ten sposób cała precyzja, wrażliwość, odporność na wysokie temperatury i tak dalej stają się bezsensowne.

Historia termistorów z ujemnym współczynnikiem temperatury NTC

W 1834 roku naukowcy po raz pierwszy odkryli, że siarczek srebra ma właściwości ujemnego współczynnika temperatury. w 1930 roku naukowcy odkryli, że tlenek miedzi - tlenek miedzi również ma właściwości ujemnego współczynnika temperatury i z powodzeniem zastosowali go w obwodach kompensacyjnych temperatury przyrządów lotniczych.

NTC Współczynnik ujemnej temperatury Termistor Zakres temperatury

Jego zakres pomiaru wynosi zazwyczaj -10 ~ + 300 ° C, może również osiągnąć -200 ~ + 10 ° C, a nawet może być stosowany do pomiaru temperatury w środowisku + 300 ~ + 1200 ° C.

Termometr z współczynnikiem ujemnej temperatury może osiągnąć dokładność 0,1 ° C, czas odczuwania temperatury może być krótszy niż 10 s. Jest to nie tylko do termometrów magazynowych, ale także do pomiaru temperatury w magazynowaniu żywności, higienie medycznej, polach naukowych, oceanach, głębokich studniach, wysokim powietrzu, lodowcach itp.

"NTC Termostat Treasury" jest pierwszą profesjonalną książką elektroniczną w branży, zawartość której zawiera różnorodną wiedzę związaną z termostatorami NTC i jest niezbędnym narzędziem dla praktyków. Konkretne informacje są następujące:

Zasada pracy termistorów NTC, rodzaj, reprezentacja symboliczna, reprezentacja modelu, wprowadzenie przewodów, szczegółowe wyjaśnienie terminologii zawodowej.

Jak określić rodzaj termometru NTC wymagany w praktycznym zastosowaniu, środowisko zastosowania, dokładność, wrażliwość, stabilność i zakres liniowy.

Termistory NTC są stosowane w czujnikach temperatury w butelkach wina czerwonego, inteligentnych toaletach i cieczy chłodzących.

Jak przeprowadzić proste testy odporności i niezawodności termistorów NTC[2]

Terminologia NTC dla termistorów z ujemnym współczynnikiem temperatury

Zerowa wartość oporu RT (Ω)

RT oznacza wartość oporu mierzoną przy określeniu temperatury T za pomocą mocy pomiarowej, która powoduje zmianę wartości oporu w stosunku do całkowitego błędu pomiaru.

Relacja między wartością oporu a zmianą temperatury wynosi:

RT = RN expB(1/T – 1/TN)

RT: Wartość oporu termosteru NTC w temperaturze T (K).

RN: Wartość oporu termometru NTC przy temperaturze nominalnej TN (K).

T: określona temperatura (K).

B: Stała materiałowa termostanu NTC, zwana również indeksem wrażliwości termicznej.

exp: wskaźnik oparty na liczbie naturalnej e (e = 2,71828...).

Ta relacja jest formułą empiryczną, która ma pewną dokładność tylko w ograniczonym zakresie temperatury nominalnej TN lub wartości odporności nominalnej RN, ponieważ stała materiału B sama jest funkcją temperatury T.

Opór mocy nominalnej R25 (Ω)

Zgodnie z przepisami krajowymi, wartość odporności nominalnej mocy zerowej jest wartością odporności R25 zmierzoną przez termostor NTC w temperaturze bazowej 25 ° C, która jest wartością odporności nominalnej termometru NTC. Zazwyczaj mówi się, ile odporności termistor NTC, odnosi się również do tej wartości.

Stała materiału (indeks wrażliwości termicznej) Wartość B

Wartość B jest zdefiniowana jako:

B = T1 * T2 / (T2-T1) ln (RT1 / RT2)

RT1: wartość zerowego oporu mocy w temperaturze T1 (K).

RT2: Zerowa wartość oporu mocy w temperaturze T2 (K).

T1 i T2: dwie określone temperatury (K).

W przypadku powszechnie stosowanych termostorów NTC wartość B jest zazwyczaj w zakresie od 2000K do 6000K.

Współczynnik temperatury zerowego oporu mocy (αT)

W określonej temperaturze stosunkowa zmiana wartości rezystoru mocy częściowego termostera NTC do wartości zmiany temperatury, która spowodowała tę zmianę.

αT : Współczynnik temperatury zerowego oporu mocy przy temperaturze T (K).

RT: wartość zerowego oporu mocy w temperaturze T (K).

T: Temperatura (T).

B: stały materiał.

Współczynnik rozproszenia (δ)

W określonej temperaturze otoczenia współczynnik rozproszenia termostera NTC jest stosunkiem zmiany mocy rozproszonej w rezystorze do odpowiedniej zmiany temperatury rezystora.

δ: współczynnik rozproszenia termometru NTC, （ mW/ K ）。

P: moc zużywana przez termostor NTC (mW).

<unk> T: W przypadku zużycia mocy przez termostor NTC <unk> P, odpowiednia zmiana temperatury rezystora (K).

Stała czasu ciepła (τ)

W warunkach zerowej mocy, gdy temperatura zmienia się, temperatura termometru zmienia się w 63,2% czasu potrzebnego do rozpoczęcia dwóch różnic temperaturowych, stała czasu ciepła jest proporcjonalna do pojemności cieplnej termometru NTC i odwrotnie proporcjonalna do jego współczynnika rozproszenia.

τ: stała czasu ciepła (S).

C: Pojemność cieplna termometru NTC.

δ: Współczynnik rozproszenia termostanu NTC.

Moc znamionowa Pn

W określonych warunkach technicznych moc dopuszczalna do zużycia przez długotrwałą ciągłą pracę termistora. Przy tej mocy sama temperatura rezystoru nie przekracza jego maksymalnej temperatury roboczej.

Maksymalna temperatura Tmax

W określonych warunkach technicznych termistor może pracować w maksymalnej temperaturze dopuszczalnej przez długi czas. To znaczy:

T0 - temperatura środowiska.

Moc pomiaru Pm

Termostator w określonej temperaturze otoczenia, zmiana wartości oporu spowodowana ogrzewaniem pomiarem prądu w stosunku do całkowitego błędu pomiaru może być niezliczona moc zużywana.

Ogólnie wymagana zmiana wartości oporu większa niż 0,1%, wtedy moc pomiarowa Pm wynosi:

Charakterystyka temperatury oporu

Charakterystyka temperatury termostatoru NTC może być przedstawiona w następującym przybliżeniu:

Wśród:

RT: wartość zerowej oporności mocy w temperaturze T.

A: Współczynnik związany z właściwościami fizycznymi i wymiarami geometrycznymi materiału termostatoru.

B: Wartość B.

T: temperatura (k).

Bardziej dokładne wyrażenie to:

Wśród:

RT: wartość zerowej oporności mocy termistora w temperaturze T.

T: wartość temperatury absolutnej, K；

A, B, C, D: określone stałe.

Charakterystyka termistora R-T z ujemnym współczynnikiem temperatury NTC

Takie same wartości B, różne wartości oporu

Ta sama wartość oporu, różne wartości B NTC termostor R-T schemat krzywej właściwości

Termistory NTC do pomiaru i sterowania temperaturą

Struktura zewnętrzna

Termistory z serii NTC

Termistory szklane NTC

Schemat obwodu zastosowania

Pomiar temperatury (obwód mostu Whiston)

Kontrola temperatury

Projektowanie aplikacji

Elektroniczny termometr, elektroniczny kalendarz wieczny, wyświetlacz temperatury zegara elektronicznego, prezenty elektroniczne;

sprzęt do ogrzewania i ogrzewania, termostat elektryczny;

Elektroniczne obwody pomiaru temperatury samochodów;

czujniki temperatury, mierniki temperatury;

elektronika medyczna, sprzęt toaletowy elektroniczny;

Baterie telefonów komórkowych i ładowarki.