Elektronik mühendisliği alanında, sıcaklık ölçümü ve kontrolü çok önemlidir.kompakt ve verimli sıcaklık algılayıcı cihazlar olarakNTC termistörleri sıcaklık algılamasını nasıl gerçekleştiriyor?Ve mühendisler farklı uygulama gereksinimlerini karşılamak için NTC termistörlerini nasıl seçebilir ve optimize edebilirler?Bu makalede NTC termistor teknolojisinin, temel özelliklerinin ve pratik değerlendirmelerin derinlemesine bir analizi yapılır ve mühendisler ve araştırmacılar için kapsamlı bir teknik kılavuz sunulur.

1NTC Termistörleri: Sıcaklık Algılamanın Temel Temel

NTC termistörleri, sıcaklık arttıkça direncin önemli ölçüde azalması ile tanımlayıcı özelliği olan özel yarı iletken dirençlerdir.Bu benzersiz sıcaklık duyarlılığı malzeme bileşiminden ve fiziksel mekanizmalarından kaynaklanmaktadır.Tipik olarak spinel yapısı olan polikristal yarı iletken seramik malzemelerden üretilen NTC termistörleri, öncelikle manganez, nikel, kobalt, demir,ve bakır.

Geleneksel metal iletkenlerin aksine, atomik titreşimlerden kaynaklanan elektrik direnci serbest elektron hareketini engeller.NTC termistörleri, serbest elektronlar ve delik çiftleri içeren "sıçrama iletkenlik" mekanizması ile çalışırSıcaklık yükseldikçe, malzeme içinde bu yük taşıyıcılarının konsantrasyonu artar, yük akışını arttırır ve sonuç olarak direncini azaltır.Bu iletkenlik mekanizması bant teorisi ile açıklanabilir., bir malzemenin elektronik yapısı ve iletkenlik özellikleri arasındaki içsel ilişkiyi ortaya çıkarır.

Malzeme bileşimini ve üretim süreçlerini hassas bir şekilde kontrol ederek mühendisler, NTC termistorlarının sıcaklık özelliklerini özel uygulama gereksinimlerini karşılamak için ince ayarlayabilirler.

2NTC Termistörlerinin Ana Özellikleri

NTC termistörlerindeki direnç değişimi hem ortam sıcaklığı hem de kendi kendini ısıtma etkilerinden etkilenir.Kendini ısıtma sonuçları Joule ısıtma, akım termistor geçerkenNTC termistor özelliklerinin analizi tipik olarak "yüksüz" ve "yüklü" koşulları ayırt eder.

2.1 Yüksüz NTC Termistor Özellikleri

Kendi kendini ısıtmanın önemsiz olduğu yüksüz koşullarda, NTC termistorunun davranışı öncelikle malzeme özellikleri ve ortam sıcaklığı ile belirlenir.

2.1.1 Direnç-Sıcaklık (R/T) Karakteristikleri

Bir NTC termistörünün direnci ile mutlak sıcaklık arasındaki ilişki, bir katman fonksiyonu ile yaklaşılabilir:

Nerede:

• R₁: T sıcaklığında direnç (Ω)₁(K)
• R₂: Referans direnci (Ω) T sıcaklığında₂(K)
• B: Malzeme sabiti (K)

Bu denklem matematiksel bir yaklaşım sağlarken,pratik uygulamalar genellikle tüm çalışma sıcaklık aralığı boyunca kesin direnç değerlerini belirleyen kapsamlı R / T tablolarını kullanır, basitleştirilmiş formülden daha fazla doğruluk sağlar.

2.1.2 B Değeri

B değeri, direnç-sıcaklık eğrisinin eğimini temsil eden ve direncin sıcaklık değişikliklerine ne kadar duyarlı olduğunu gösteren önemli bir parametredir.,Bu hesaplama şöyle:

Katlanımsal model bir yaklaşım olduğundan, B değeri tamamen sabit değildir, ancak sıcaklık aralıkları arasında hafifçe değişir._25/85B değerinin hesaplandığı sıcaklık aralığını (bu durumda 25°C ila 85°C) belirtir.

Genel NTC malzemelerinin B değerleri tipik olarak 3000K ila 5000K arasında değişir. Seçim uygulama gereksinimlerine bağlıdır ve nominal direnci diğer kısıtlamalarla dengelemeyi içerir.Çünkü tüm B değerleri her NTC paket tipi için uygun değildir..

2.1.3 sıcaklık katsayısı

Sıcaklık katsayısı (α), sıcaklıkla ilgili direnç değişiminin göreceli hızını tanımlar:

Bu katsayısı tipik olarak NTC davranışını yansıtan negatiftir.Büyüklüğü, sıcaklık ölçümünün hassasiyetini doğrudan etkiler. Daha yüksek katsayılar, sıcaklık değişikliklerine daha fazla tepki gösterir..

2.1.4 Tolerans

Tolerans, genellikle 25 °C'de (diğer sıcaklıklar belirtilebilir olsa da) referans verilen nominal direnç değerlerinden izin verilen sapmayı belirtir.Belirli bir sıcaklıkta toplam direnç toleransı hem referans direnç toleransı hem de B değeri değişimi dikkate alınır..

Sıcaklık toleransı şu şekilde elde edilebilir:

Kesin ölçümler için, basitleştirilmiş hesaplamalar yerine standart R/T tabloları önerilir.

2.2 Elektrikli yük özellikleri

2.2.1 Isı dağılımı sabiti (δ)_Bu)

Akım termistordan geçerken, Joule ısıtması kendi kendini ısıtmaya neden olur:

Bu yüzden:

MW/K olarak ifade edilir, δ_Butermistor sıcaklığını 1K yükseltmek için gereken gücü gösterir. Daha yüksek değerler çevreye daha iyi ısı dağılımı anlamına gelir.Yayınlanan termal özelliklerin tipik olarak sakin hava koşullarını varsaydığına dikkat edin. Farklı ortamlar veya üretim sonrası işleme bu değerleri değiştirebilir..

2.2.2 Voltaj/Akım Özellikleri

Sabit elektrik enerjisi altında, termistor sıcaklığı, enerji dağılımı ısı üretimini dengelediğinde dengelenmeden önce başlangıçta keskin bir şekilde yükselir.Isı dengesinde voltaj-akım ilişkisi::

ya da

Sabit sıcaklıkta akımın karşısındaki voltajı çizerek dört karakteristik bölge ortaya çıkar:

1. Özgü ısıtma oranı önemsiz olan doğrusal bölge (sıcaklık algılama uygulamaları)
2. Maksimum gerilimize doğru doğrusal olmayan yükseliş
3. En yüksek gerilim noktası
4. Negatif direnç bölgesi (akım sınırlama veya sıvı seviyesi algılama uygulamalarında kullanılır)

2.2.3 Maksimum Güç (P)₂₅)

P₂₅termistorun 25°C'de hareketsiz havada taşıyabileceği maksimum gücü temsil eder. Bu seviyede çalışmak cihazı kendi kendini ısıtma bölgesine yerleştirir.Başvuruda özel olarak talep edilmedikçe, genel olarak kaçınılmalıdır..

2.2.4 Isı Zaman Sabiti (τ)

Bir sıcaklık algılayıcısı T₁T'de bir ortamda yerleştirilmiştir.₂, sıcaklığı katlanarak değişir:

Zaman sabiti τ (Tau 63.2) toplam sıcaklık değişikliğinin % 63.2'sinin meydana gelmesi için gereken zaman olarak tanımlanır.

• Sensör tasarımı (malzemeler, montaj)
• Kurulum yöntemi (yüzey montajı, daldırma)
• Çevre (hava akışı, sıvı)