Принцип работы термистора с отрицательным температурным коэффициентом NTC

NTC - это аббревиатура от Negative Temperature Coefficient, которая означает отрицательный температурный коэффициент, в целом относится к полупроводниковым материалам или компонентам с большим отрицательным температурным коэффициентом, так называемый терморезистор NTC - это терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом. Он изготовлен из оксидов металлов, таких как марганец, кобальт, никель и медь, в качестве основного материала с использованием керамического процесса. Эти МОП - материалы имеют полупроводниковые свойства, потому что они полностью похожи на полупроводниковые материалы, такие как германий и кремний, в электропроводности. При низких температурах эти оксидные материалы имеют меньшее количество носителей (электронов и отверстий) и поэтому имеют более высокие значения сопротивления; По мере повышения температуры количество носителей увеличивается, поэтому значение сопротивления уменьшается. Диапазон изменений терморезисторов NTC при комнатной температуре составляет от 100 до 1 000 000 Ом, температурный коэффициент - 2% до - 6,5%. Терморезисторы NTC широко используются в терморезисторах NTC для измерения температуры, контроля температуры и компенсации температуры.

Состав термисторов с отрицательным температурным коэффициентом NTC

NTC (Negative Temperature Coefficient) - это термисторные явления и материалы с отрицательным температурным коэффициентом, которые экспоненциально уменьшаются с сопротивлением при повышении температуры. Материал представляет собой полупроводниковую керамику, изготовленную из двух или более металлических оксидов, таких как марганец, медь, кремний, кобальт, железо, никель, цинк, которые полностью смешиваются, формуются, спекаются и могут быть изготовлены из термисторов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Их удельное сопротивление и константа материала изменяются в зависимости от состава материала, атмосферы спекания, температуры спекания и состояния конструкции. Неоксиды, представленные нитридом тантала, представляют собой термисторные материалы NTC.

Термочувствительный полупроводниковый фарфор NTC в основном представляет собой оксидную керамику из шпинельной или другой конструкции с отрицательным температурным коэффициентом, значение сопротивления может быть приблизительно выражено следующим образом:

В формуле RT и RT0 - значения сопротивления при температуре T и T0, соответственно, Bn - константа материала. Сами керамические зерна изменяют сопротивление из - за изменения температуры, что определяется характеристиками полупроводника.

Отрицательный температурный коэффициент NTC Наиболее важным свойством термочувствительности является срок службы

Долгоживущий термистор NTC является улучшением понимания термистора NTC, подчеркивая важность срока службы сопротивления. Самым важным термистором NTC является срок службы, и после того, как он выдерживает все виды высокоточных, высокочувствительных, высоконадежных, сверхвысоких температур и высокого давления, он все еще работает стабильно в течение длительного времени.
Срок службы является важной характеристикой термистора NTC и диалектически связан с другими параметрами, такими как точность и чувствительность. Продукт сопротивления NTC, который должен сначала иметь длительный срок службы, чтобы обеспечить другие характеристики; В то время как другие превосходные характеристики зависят от производственных процессов для достижения определенного технического уровня, что делает долголетие NTC возможным.
Многие высокотехнологичные электронные продукты, в сверхвысоких температурах, сверхвысоком давлении и других суровых условиях, термисторы должны играть стабильную функцию контроля температуры, измерения температуры, большинство производителей слепо преследуют точность, чувствительность, значение дрейфа и другие обычные характеристики термистора NTC, игнорируя срок службы сопротивления, что приводит к тому, что NTC не может работать в течение длительного времени и влияет на использование электронных продуктов. Таким образом, вся точность, чувствительность, устойчивость к высокой температуре и т. Д. становятся бессмысленными.

История термисторов с отрицательным температурным коэффициентом NTC

Разработка терморезисторов NTC прошла долгий этап.В 1834 году ученые впервые обнаружили свойства сульфида серебра с отрицательным температурным коэффициентом. В 1930 году ученые обнаружили, что оксид меди - оксид меди также обладает свойствами отрицательного температурного коэффициента и успешно применяется в схемах температурной компенсации авиационных приборов. Впоследствии благодаря непрерывному развитию транзисторной технологии был достигнут значительный прогресс в исследованиях терморезисторов. В 1960 году был разработан терморезистор NTC.

температурный диапазон термисторов с отрицательным температурным коэффициентом NTC

Его диапазон измерений обычно составляет - 10 ~ + 300 °C, он также может достигать - 200 ~ + 10 °C и даже может использоваться для измерения температуры в среде + 300 ~ + 1200 °C.

Терморезисторный термометр с отрицательным температурным коэффициентом может достигать точности 0,1 °C, время чувствительности может быть меньше 10 с. Он не только подходит для элеваторного термометра, но также может быть применен для хранения пищевых продуктов, медицинской гигиены, научного земледелия, океанов, глубоких скважин, высот, ледников и других измерений температуры.

Книга NTC Termatic Resources является первой профессиональной электронной книгой в отрасли, которая содержит различные знания, связанные с термисторами NTC, и является незаменимым инструментом для практиков. Речь идет о следующем:

Принцип работы термистора NTC, тип, символическое представление, представление модели, введение в вывод, подробное описание профессиональной терминологии.

Как определить требуемый тип термистора NTC в практическом применении, среду применения, точность, чувствительность, стабильность, линейный диапазон.

Терморезисторы NTC применяются для считывания температуры пробки красного вина, интеллектуальных туалетов и датчиков температуры охлаждающей жидкости.

Как провести простой тест на тепловое сопротивление NTC и проверку надежности[2]

NTC Отрицательный температурный коэффициент Термосопротивление Профессиональные термины

Сопротивление нулевой мощности RT (Омега)

RT означает величину сопротивления, измеренную с помощью измеренной мощности, которая вызывает незначительные изменения сопротивления по отношению к общей ошибке измерения при заданной температуре T.

Соотношение сопротивления и изменения температуры:

RT = RN expB(1/T - 1/TN)

RT: Сопротивление термистора NTC при температуре T (K).

RN: Сопротивление термистора NTC при номинальной температуре TN (K).

Т: Указанная температура (К).

B: Материальная константа термистора NTC, также известная как индекс термочувствительности.

Exp: Индекс, основанный на натуральном числе e (e = 2.71828...).

Это соотношение является эмпирической формулой, которая имеет определенную точность только в ограниченном диапазоне номинальной температуры TN или RN с номинальным сопротивлением, поскольку константа материала B сама по себе является функцией температуры T.

Номинальное сопротивление нулевой мощности R25 (Омега)

Согласно национальному стандарту, номинальное значение сопротивления нулевой мощности представляет собой значение сопротивления R25, измеренное термистором NTC при базовой температуре 25°C, которое является номинальным значением сопротивления термистора NTC. Как правило, значение сопротивления термистора NTC также относится к этому значению.

Материальная константа (термочувствительный индекс) Значение B (K)

Значение B определяется как:

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

RT1 - значение сопротивления нулевой мощности при температуре T1 (K).

RT2 - значение сопротивления нулевой мощности при температуре T2 (K).

T1, T2: Две указанные температуры (K).

Для обычно используемых термисторов NTC диапазон значений B обычно составляет от 2000K до 6000K.

Температурный коэффициент сопротивления нулевой мощности (αT)

Отношение относительного изменения значения сопротивления нулевой мощности термистора NTC к значению изменения температуры, которое вызывает это изменение при заданной температуре.

Альфа Т: температурный коэффициент сопротивления нулевой мощности при температуре T (K).

RT: значение сопротивления нулевой мощности при температуре T (K).

Т: Температура (Т).

B: Материальная константа.

Коэффициент диссипации (дельта)

При заданной температуре окружающей среды коэффициент диссипации термистора NTC представляет собой отношение изменения мощности, рассеянной в сопротивлении, к соответствующему изменению температуры резистора.

дельта: коэффициент диссипации термисторов NTC, （ mW/ K ）。

P: мощность, потребляемая термисторами NTC (мВт).

Т: Термодистор NTC потребляет мощность P, соответствующее изменение температуры тела сопротивления (K).

Постоянная теплового времени (тау)

В условиях нулевой мощности, когда температура изменяется, температура термистора изменяется на 63,2% времени, необходимого для начала без двух температурных разностей, а постоянная теплового времени прямо пропорциональна тепловой емкости термистора NTC и обратно пропорциональна его коэффициенту рассеяния.

Тау: постоянная теплового времени (S).

C: тепловая мощность термистора NTC.

Дельта: коэффициент диссипации термистора NTC.

Номинальная мощность Pn

Энергия, потребляемая термисторами при длительной непрерывной работе в указанных технических условиях. При этой мощности температура самого резистора не превышает его максимальной рабочей температуры.

Максимальная рабочая температура Tmax

При определенных технических условиях терморезистор может работать при максимальной температуре, разрешенной для длительного непрерывного функционирования. А именно:

T0 - Температура окружающей среды.

Измерение мощности Pm

Теплочувствительное сопротивление При заданной температуре окружающей среды изменение сопротивления, вызванное измеренным током нагрева, может игнорировать мощность, потребляемую без отсчета времени, по сравнению с общей ошибкой измерения.

Обычно требуется изменение сопротивления более 0,1%, тогда измеренная мощность Pm составляет:

температурная характеристика сопротивления

Температурные характеристики терморезистора NTC можно приблизительно представить следующим образом:

В формуле:

RT: значение сопротивления нулевой мощности при температуре T.

А: Коэффициенты, связанные с физическими свойствами и геометрическими размерами материала терморезистора.

B: Значение B.

Т: Температура (k).

Более точное выражение:

В формуле:

RT: значение сопротивления нулевой мощности термистора при температуре Т.

Т: для абсолютных температурных значений, K；

A, B, C, D - для конкретных констант.

NTC отрицательный температурный коэффициент

Схема R - T - характеристик с одинаковым значением B и различным сопротивлением

Схема характеристик R - T термисторов NTC с одинаковым сопротивлением и различными значениями B

Терморезисторы NTC для измерения и контроля температуры

Внешняя структура

Теплочувствительное сопротивление NTC серии эпоксидной упаковки

Теплочувствительное сопротивление NTC в стеклянной упаковке

Схема применения

Измерение температуры (схема моста Уиздена)

Регулирование температуры

Прикладное проектирование

Электронный термометр, электронный календарь, индикатор температуры электронных часов, электронные подарки;

Обогревательное оборудование, нагревательные термостаты;

Электронная схема контроля температуры автомобиля;

Датчики температуры, термометры;

Медицинское электронное оборудование, электронное туалетное оборудование;

Мобильные телефоны батареи и зарядные устройства.