Что такое датчик температуры NTC?
Чтобы понять функцию и применение датчика температуры NTC, мы должны сначала узнать, что такое NTC-термистор.
Простое объяснение принципа работы датчика температуры NTC
Горячие проводники или теплые проводники – это электронные резисторы с отрицательным температурным коэффициентом (сокращенно NTC). При протекании тока через компоненты их сопротивление уменьшается с повышением температуры. При понижении температуры окружающей среды (например, в погружной гильзе) компоненты, наоборот, реагируют увеличением сопротивления. Из-за этого особого поведения специалисты также называют NTC-резистор NTC-термистором.
Электрическое сопротивление уменьшается при движении электронов
Резисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) изготовлены из полупроводниковых материалов, проводимость которых обычно находится между проводимостью проводников и диэлектриков. При нагревании компонентов электроны высвобождаются из атомов решётки. Они покидают своё место в структуре и значительно лучше проводят электричество. Результат: с повышением температуры термисторы проводят электричество значительно лучше – их электрическое сопротивление уменьшается. Эти компоненты используются, в частности, в качестве датчиков температуры, но для этого их необходимо подключить к источнику напряжения и амперметру.
Изготовление и свойства горячих и холодных проводников
Резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) может очень слабо или, в некоторых случаях, очень сильно реагировать на изменения температуры окружающей среды. Конкретное поведение в основном зависит от особенностей изготовления компонентов. Таким образом, производители адаптируют соотношение компонентов или степень легирования оксидов металлов к требуемым условиям. Однако на свойства компонентов может влиять и сам процесс производства, например, содержание кислорода в атмосфере обжига или индивидуальная скорость охлаждения элементов.
Различные материалы для резистора NTC
Для обеспечения характерных свойств термисторов используются чистые полупроводниковые материалы, полупроводниковые соединения или металлические сплавы. Последние обычно состоят из оксидов металлов (соединений металлов и кислорода) – марганца, никеля, кобальта, железа, меди или титана. Материалы смешиваются со связующими веществами, прессуются и спекаются. Производители нагревают исходные материалы под высоким давлением до такой степени, что получаются заготовки с заданными свойствами.
Типичные характеристики термистора на первый взгляд
Резисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) выпускаются в диапазонах от 1 Ом до 100 МОм. Диапазон рабочих температур составляет от минус 60 до плюс 200 градусов Цельсия, а допуски составляют от 0,1 до 20%. При выборе термистора необходимо учитывать различные параметры. Одним из наиболее важных является номинальное сопротивление. Оно указывает значение сопротивления при заданной номинальной температуре (обычно 25 градусов Цельсия) и обозначается заглавной буквой R и указанием температуры. Например, R25 соответствует значению сопротивления при 25 градусах Цельсия. Также важны особенности поведения резисторов при различных температурах. Это можно указать с помощью таблиц, формул или графиков, и они должны полностью соответствовать предполагаемому применению. Другие характеристики резисторов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) связаны с допусками, а также с определенными пределами температуры и напряжения.
Различные области применения NTC-резистора
Как и PTC-резистор, NTC-резистор также подходит для измерения температуры. Сопротивление изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Чтобы избежать искажения результатов, самонагрев следует максимально ограничить. Однако самонагрев при протекании тока можно использовать для ограничения пускового тока. Поскольку NTC-резистор после включения электроприборов холодный, сначала через него протекает лишь небольшой ток. Через некоторое время работы термистор нагревается, его сопротивление падает, и ток начинает течь сильнее. Таким образом, электроприборы достигают своей полной производительности с некоторой задержкой.
Резистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) хуже проводит электрический ток при низких температурах. При повышении температуры окружающей среды сопротивление так называемых тёплых проводников заметно уменьшается. Особые свойства полупроводниковых элементов могут быть использованы, прежде всего, для измерения температуры, ограничения пускового тока или для задержки различных управляющих сигналов.
Время публикации: 18 января 2024 г.