Термистор — это тип резистора, сопротивление которого значительно меняется в зависимости от температуры. Как поставщик электронных компонентов, я часто сталкиваюсь с клиентами, которые интересуются свойствами термисторов, поскольку эти свойства определяют их применение в различных электронных схемах. В этом блоге я углублюсь в ключевые свойства термисторов и обсужу их применение на практике.
1. Соотношение температура-сопротивление
Самым фундаментальным свойством термистора является соотношение температуры и сопротивления. В зависимости от этого соотношения существует два основных типа термисторов: термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC).
NTC-термисторы
Термисторы NTC являются наиболее часто используемым типом. Их сопротивление уменьшается с повышением температуры. Это связано с тем, что в NTC-термисторе при повышении температуры в зону проводимости из-за теплового возбуждения высвобождается больше носителей заряда (электронов или дырок). Математическая связь между сопротивлением ($R_T$) и температурой ($T$) для NTC-термистора может быть аппроксимирована уравнением Стейнхарта-Харта:
$\frac{1}{T}=A + B\ln(R_T)+C(\ln(R_T))^3$
где $A$, $B$ и $C$ — коэффициенты Стейнхарта-Харта, специфичные для каждого термистора и определяемые посредством калибровки.
Термисторы NTC широко используются в устройствах измерения температуры. Например, в системе вентиляторов с регулируемой температурой термистор NTC измеряет температуру окружающей среды. По мере повышения температуры сопротивление термистора NTC уменьшается, что изменяет напряжение в цепи делителя напряжения. Это изменение напряжения затем используется для управления скоростью вентилятора.
ПТК-термисторы
С другой стороны, термисторы PTC имеют сопротивление, которое увеличивается с увеличением температуры. Существует два подтипа термисторов PTC: кремниевые термисторы PTC и керамические термисторы PTC.
Кремниевые термисторы PTC имеют линейное увеличение сопротивления с температурой в определенном диапазоне. Они часто используются в приложениях прецизионного измерения температуры и компенсации.
Керамические термисторы PTC, также известные как переключающие термисторы PTC, имеют резкое увеличение сопротивления при определенной температуре, называемой температурой Кюри. Ниже температуры Кюри сопротивление керамического PTC-термистора относительно низкое. Как только температура превышает температуру Кюри, сопротивление увеличивается на несколько порядков. Это свойство делает керамические PTC-термисторы пригодными для защиты от перегрузки по току. Например, в зарядном устройстве керамический термистор PTC можно подключить последовательно с аккумулятором. Если ток превышает безопасный уровень, температура термистора PTC повышается, и его сопротивление значительно увеличивается, ограничивая ток и защищая батарею от перезарядки.
2. Чувствительность
Чувствительность термистора определяется изменением сопротивления на единицу изменения температуры. Это важное свойство, поскольку оно определяет, насколько точно термистор может измерять изменения температуры.
Для термисторов NTC чувствительность обычно выше при более низких температурах. Чувствительность ($\alpha$) определяется как дробное изменение сопротивления на градус Цельсия при изменении температуры:
$\alpha=\frac{1}{R}\frac{dR}{dT}$
Более высокая чувствительность означает, что небольшое изменение температуры приведет к значительному изменению сопротивления, что облегчает обнаружение изменений температуры. Однако высокочувствительные термисторы также могут быть более склонны к шуму и нестабильности.
3. Точность
Точность — еще одно важное свойство термисторов. Это относится к тому, насколько близко измеренное сопротивление соответствует фактической температуре. На точность термистора влияет несколько факторов, включая процесс его производства, калибровку и условия окружающей среды.
В процессе производства изменения в составе и структуре материала могут привести к различиям температурно-сопротивительных характеристик терморезисторов. Поэтому для обеспечения точного измерения температуры необходима правильная калибровка. Калибровка включает измерение сопротивления термистора при нескольких известных температурах, а затем использование этих точек данных для определения коэффициентов Стейнхарта-Харта.
Факторы окружающей среды, такие как влажность, давление и механическое напряжение, также могут влиять на точность термисторов. Например, высокая влажность может вызвать поглощение влаги материалом термистора, что может изменить его электрические свойства.
4. Время ответа
Время срабатывания термистора — это время, необходимое термистору для достижения определенного процента (обычно 63,2%) от его конечного значения сопротивления при ступенчатом изменении температуры. Это важное свойство в приложениях, где необходимо обнаруживать быстрые изменения температуры, например, в схемах тепловой защиты.
Время срабатывания термистора зависит от его физического размера, формы и теплопроводности окружающей среды. Как правило, термисторы меньшего размера имеют более короткое время отклика, поскольку у них меньшая тепловая масса. Например, термисторы для поверхностного монтажа обычно имеют более быстрое время отклика по сравнению с более крупными термисторами для сквозного монтажа.
5. Самоотопление
Когда ток протекает через термистор, он рассеивает мощность в виде тепла по формуле $P = I^2R$, где $I$ — ток, а $R$ — сопротивление термистора. Самонагрев может привести к тому, что температура термистора превысит температуру окружающей среды, что приведет к ошибке измерения температуры.
Эффект самонагрева характеризуется константой диссипации ($\delta$), которая определяется как мощность, необходимая для повышения температуры термистора на 1°C выше температуры окружающей среды. Чтобы свести к минимуму эффект самонагрева, ток, протекающий через термистор, должен поддерживаться как можно более низким. В некоторых приложениях используется источник постоянного тока для обеспечения стабильного и низкого тока через термистор.
Приложения и наши предложения продуктов
Термисторы используются в широком спектре применений, включая измерение и контроль температуры, защиту от перегрузки по току и ограничение пускового тока. Как поставщик электронных компонентов, мы предлагаем высококачественные термисторы с отличными свойствами. Помимо термисторов, мы также предлагаем множество других электронных компонентов, таких какКонденсатор двигателя переменного тока CBB65,Стартовый конденсатор CD60, иCBB61 Пусковой конденсатор двигателя переменного тока.
Если вы заинтересованы в наших термисторах или других электронных компонентах, мы приглашаем вас связаться с нами для закупок и дальнейшего обсуждения. У нас есть профессиональная команда, которая может предоставить вам подробную информацию о продукте и техническую поддержку, чтобы помочь вам выбрать наиболее подходящие компоненты для ваших приложений.
Ссылки
- «Термисторы: теория, конструкция и применение» Джона В. Хортона.
- «Электронные устройства и теория цепей» Роберта Л. Бойлестада и Луи Нэшельски.
- Паспорта производителей различных термисторов