História e introdução do termistor
O termistor NTC é uma sigla para termistor de coeficiente de temperatura negativo.Termistor =Termores sensíveis aliadosistorFoi descoberto em 1833 por Michael Faraday, que pesquisava semicondutores de sulfeto de prata. Ele notou que a resistência dos sulfetos de prata diminuía com o aumento da temperatura. Posteriormente, foi comercializado por Samuel Reuben na década de 1930. Os cientistas descobriram que o óxido cuproso e o óxido de cobre também apresentam coeficiente de temperatura e desempenho negativos, sendo aplicados com sucesso no circuito de compensação de temperatura de instrumentos de aviação. Posteriormente, devido ao desenvolvimento contínuo da tecnologia de transistores, houve grande progresso na pesquisa de termistores e, em 1960, foram desenvolvidos os termistores NTC, pertencentes a uma grande classe decomponentes passivos.
O termistor NTC é um tipo deelemento térmico semicondutor cerâmico finoque é sinterizado por vários óxidos de metais de transição, principalmente de Mn (manganês), Ni (níquel), Co (cobalto) como matérias-primas, Mn3-xMxO4 (M = Ni, Cu, Fe, Co, etc.) é um material com Coeficiente de Temperatura Negativo (NTC) significativo, ou seja, a resistividade diminuiexponencialmentecom o aumento da temperatura. Especificamente, a resistividade e a constante do material variam com a proporção da composição do material, atmosfera de sinterização, temperatura de sinterização e estado estrutural.
Porque seu valor de resistência mudaprecisamenteeprevisivelmenteem resposta a pequenas mudanças na temperatura corporal (O grau de mudança de sua resistência depende de diferentesformulações de parâmetros), além de ser compacto, estável e altamente sensível, é amplamente utilizado em dispositivos de detecção de temperatura para casas inteligentes, sondas médicas, bem como em dispositivos de controle de temperatura para eletrodomésticos, smartphones, etc., e nos últimos anos tem sido usado em grande número em automóveis e novos campos de energia.
1. Definições básicas e princípios de funcionamento
O que é um termistor NTC?
■ Definição:Um termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC) é um componente cerâmico semicondutor cuja resistência diminuiexponencialmentecom o aumento da temperatura. É amplamente utilizado para medição de temperatura, compensação de temperatura e supressão de corrente de partida.
■ Princípio de funcionamento:Feito de óxidos de metais de transição (por exemplo, manganês, cobalto, níquel), mudanças na temperatura alteram a concentração de portadores dentro do material, resultando em uma mudança na resistência.
Comparação de tipos de sensores de temperatura
| Tipo | Princípio | Vantagens | Desvantagens |
|---|---|---|---|
| NTC | A resistência varia com a temperatura | Alta sensibilidade, baixo custo | Saída não linear |
| RTD | A resistência do metal varia com a temperatura | Alta precisão, boa linearidade | Alto custo, resposta lenta |
| Termopar | Efeito termoelétrico (tensão gerada pela diferença de temperatura) | Ampla faixa de temperatura (-200°C a 1800°C) | Requer compensação de junção fria, sinal fraco |
| Sensor de temperatura digital | Converte temperatura para saída digital | Fácil integração com microcontroladores, alta precisão | Faixa de temperatura limitada, custo mais alto que o NTC |
| LPTC (PTC Linear) | A resistência aumenta linearmente com a temperatura | Saída linear simples, ideal para proteção contra superaquecimento | Sensibilidade limitada, escopo de aplicação mais restrito |
2. Parâmetros-chave de desempenho e terminologia
Parâmetros principais
■ Resistência nominal (R25):
Resistência de potência zero a 25°C, geralmente variando de 1kΩ a 100kΩ.XIXITRONICSpode ser personalizado para atender 0,5 a 5000kΩ
■Valor B (Índice Térmico):
Definição: B = (T1·T2)/(T2-T1) · ln(R1/R2), indicando a sensibilidade da resistência às mudanças de temperatura (unidade: K).
Faixa de valores B comuns: 3000K a 4600K (por exemplo, B25/85=3950K)
XIXITRONICS pode ser personalizado para atender 2500～5000K
■ Precisão (Tolerância):
Desvio do valor de resistência (por exemplo, ±1%, ±3%) e precisão da medição de temperatura (por exemplo, ±0,5°C).
XIXITRONICS pode ser personalizado para atender ±0,2℃ na faixa de 0℃ a 70℃, a maior precisão pode chegar a 0,05°C.
■Fator de Dissipação (δ):
O parâmetro que indica os efeitos de autoaquecimento, medidos em mW/°C (valores mais baixos significam menos autoaquecimento).
■Constante de tempo (τ):
O tempo necessário para o termistor responder a 63,2% de uma mudança de temperatura (por exemplo, 5 segundos na água, 20 segundos no ar).
Termos técnicos
■ Equação de Steinhart-Hart:
Um modelo matemático que descreve a relação resistência-temperatura de termistores NTC:
(T: Temperatura absoluta, R: Resistência, A/B/C: Constantes)
■ α (Coeficiente de Temperatura):
A taxa de mudança de resistência por unidade de mudança de temperatura:
■ Tabela RT (Tabela de Resistência-Temperatura):
Uma tabela de referência mostrando valores de resistência padrão em diferentes temperaturas, usada para calibração ou projeto de circuito.
3. Aplicações típicas de termistores NTC
Campos de Aplicação
1. Medição de temperatura:
o Eletrodomésticos (condicionadores de ar, geladeiras), equipamentos industriais, automotivos (monitoramento de temperatura de bateria/motor).
2. Compensação de temperatura:
oCompensação de desvios de temperatura em outros componentes eletrônicos (por exemplo, osciladores de cristal, LEDs).
3. Supressão de corrente de partida:
oUtilizando a alta resistência ao frio para limitar a corrente de partida durante a inicialização da energia.
Exemplos de projeto de circuitos
• Circuito divisor de tensão:
(A temperatura é calculada pela leitura da voltagem por meio de um ADC.)
• Métodos de linearização:
Adicionar resistores fixos em série/paralelo para otimizar a saída não linear do NTC (incluir diagramas de circuito de referência).
4. Recursos e ferramentas técnicas
Recursos gratuitos
•Folhas de dados:Inclua parâmetros detalhados, dimensões e condições de teste.
•Modelo de tabela RT Excel (PDF): Permite que os clientes consultem rapidamente os valores de resistência à temperatura.
oConsiderações de projeto para NTC na proteção de temperatura de baterias de lítio
oMelhorando a precisão da medição de temperatura NTC por meio da calibração de software
Ferramentas online
• Calculadora de valor B:Insira T1/R1 e T2/R2 para calcular o valor B.
•Ferramenta de Conversão de Temperatura: Resistência de entrada para obter a temperatura correspondente (suporta a equação de Steinhart-Hart).
5. Dicas de Design (Para Engenheiros)
• Evite erros de autoaquecimento:Certifique-se de que a corrente operacional esteja abaixo do máximo especificado na folha de dados (por exemplo, 10μA).
• Proteção Ambiental:Para ambientes úmidos ou corrosivos, use NTCs encapsulados em vidro ou revestidos com epóxi.
• Recomendações de calibração:Melhore a precisão do sistema realizando uma calibração de dois pontos (por exemplo, 0°C e 100°C).
6.Perguntas Frequentes (FAQ)
1. P: Qual é a diferença entre termistores NTC e PTC?
o R: Os termistores PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo) aumentam a resistência com a temperatura e são comumente usados para proteção contra sobrecorrente, enquanto os termistores NTC são usados para medição e compensação de temperatura.
2. P: Como escolher o valor B correto?
o R: Valores altos de B (por exemplo, B25/85=4700K) oferecem maior sensibilidade e são adequados para faixas de temperatura estreitas, enquanto valores baixos de B (por exemplo, B25/50=3435K) são melhores para faixas de temperatura amplas.
3. P: O comprimento do fio afeta a precisão da medição?
oR: Sim, fios longos introduzem resistência adicional, que pode ser compensada usando um método de conexão de 3 ou 4 fios.
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