Geschichte und Einführung des Thermistors
NTC-Thermistor ist die Abkürzung für Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten.Thermistor =ThermVerbündeten-sensible ResistorDer negative Temperaturkoeffizient (NTC) wurde 1833 von Michael Faraday entdeckt, der Silbersulfid-Halbleiter erforschte. Er bemerkte, dass der Widerstand von Silbersulfid mit steigender Temperatur abnahm. In den 1930er Jahren wurde er von Samuel Reuben kommerzialisiert. Wissenschaftler stellten fest, dass auch Kupfer(I)-oxid und Kupfer(I)-oxid einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen und erfolgreich in Temperaturkompensationsschaltungen von Luftfahrtinstrumenten eingesetzt wurden. Dank der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Transistortechnologie wurden in der Thermistorforschung große Fortschritte erzielt. 1960 wurden NTC-Thermistoren entwickelt, die zu einer großen Klasse von Thermistoren gehören.passive Bauelemente.
Ein NTC-Thermistor ist eine Art vonFeinkeramik-Halbleiter-WärmeleitelementDas aus verschiedenen Übergangsmetalloxiden, vorwiegend aus Mn (Mangan), Ni (Nickel) und Co (Kobalt), gesinterte Material Mn3-xMxO4 (M = Ni, Cu, Fe, Co usw.) ist ein Werkstoff mit einem signifikanten negativen Temperaturkoeffizienten (NTC), d. h. der spezifische Widerstand nimmt ab.exponentiellmit steigender Temperatur. Insbesondere variieren der spezifische Widerstand und die Materialkonstante mit dem Verhältnis der Materialzusammensetzung, der Sinteratmosphäre, der Sintertemperatur und dem Strukturzustand.
Weil sich sein Widerstandswert ändertgenauUndvorhersehbarals Reaktion auf kleine Änderungen der Körpertemperatur (Das Ausmaß der Widerstandsänderung hängt von verschiedenen Faktoren ab)ParameterformulierungenDa es außerdem kompakt, stabil und hochempfindlich ist, findet es breite Anwendung in Temperaturmessgeräten für Smart Homes, medizinischen Sonden sowie in Temperaturreglern für Haushaltsgeräte, Smartphones usw. und wird in den letzten Jahren vermehrt in der Automobilindustrie und im Bereich der neuen Energien eingesetzt.
1. Grundlegende Definitionen und Funktionsprinzipien
Was ist ein NTC-Thermistor?
■ Definition:Ein NTC-Thermistor (Negativer Temperaturkoeffizient) ist ein Halbleiterkeramikbauteil, dessen Widerstand abnimmt.exponentiellmit steigender Temperatur. Es wird häufig zur Temperaturmessung, Temperaturkompensation und Einschaltstromunterdrückung eingesetzt.
■ Funktionsprinzip:Hergestellt aus Übergangsmetalloxiden (z. B. Mangan, Kobalt, Nickel), verändern Temperaturänderungen die Ladungsträgerkonzentration im Material, was zu einer Änderung des Widerstands führt.
Vergleich der Temperatursensortypen
| Typ | Prinzip | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|
| NTC | Der Widerstand variiert mit der Temperatur | Hohe Empfindlichkeit, niedrige Kosten | Nichtlinearer Ausgang |
| RTD | Der Metallwiderstand variiert mit der Temperatur | Hohe Genauigkeit, gute Linearität | Hohe Kosten, langsame Reaktion |
| Thermoelement | Thermoelektrischer Effekt (Spannung, die durch eine Temperaturdifferenz erzeugt wird) | Breiter Temperaturbereich (-200 °C bis 1800 °C) | Erfordert Kaltstellenkompensation, schwaches Signal |
| Digitaler Temperatursensor | Wandelt die Temperatur in ein digitales Ausgangssignal um. | Einfache Integration mit Mikrocontrollern, hohe Präzision | Begrenzter Temperaturbereich, höhere Kosten als NTC |
| LPTC (Linearer PTC) | Der Widerstand steigt linear mit der Temperatur. | Einfacher linearer Ausgang, gut geeignet für Übertemperaturschutz | Begrenzte Empfindlichkeit, engerer Anwendungsbereich |
2. Wichtigste Leistungskennzahlen und Terminologie
Kernparameter
■ Nennwiderstand (R25):
Der Nullleistungswiderstand bei 25°C liegt üblicherweise im Bereich von 1 kΩ bis 100 kΩ.XIXITRONICSkann an 0,5～5000kΩ angepasst werden.
■B-Wert (Thermischer Index):
Definition: B = (T1·T2)/(T2-T1) · ln(R1/R2), wobei B die Empfindlichkeit des Widerstands gegenüber Temperaturänderungen angibt (Einheit: K).
Üblicher B-Wertbereich: 3000K bis 4600K (z. B. B25/85=3950K)
XIXITRONICS kann an den Leistungsbereich von 2500 bis 5000 K angepasst werden.
■ Genauigkeit (Toleranz):
Abweichung des Widerstandswertes (z. B. ±1 %, ±3 %) und Genauigkeit der Temperaturmessung (z. B. ±0,5 °C).
XIXITRONICS kann so angepasst werden, dass es eine Genauigkeit von ±0,2℃ im Bereich von 0℃ bis 70℃ erreicht; die höchste Genauigkeit kann 0,05 betragen.℃.
■Verlustfaktor (δ):
Der Parameter, der die Eigenerwärmungseffekte angibt, wird in mW/°C gemessen (niedrigere Werte bedeuten eine geringere Eigenerwärmung).
■Zeitkonstante (τ):
Die Zeit, die der Thermistor benötigt, um auf 63,2 % einer Temperaturänderung zu reagieren (z. B. 5 Sekunden in Wasser, 20 Sekunden in Luft).
Fachbegriffe
■ Steinhart-Hart-Gleichung:
Ein mathematisches Modell zur Beschreibung des Widerstands-Temperatur-Zusammenhangs von NTC-Thermistoren:
(T: Absolute Temperatur, R: Widerstand, A/B/C: Konstanten)
■ α (Temperaturkoeffizient):
Die Änderungsrate des Widerstands pro Einheit Temperaturänderung:
■ RT-Tabelle (Widerstands-Temperatur-Tabelle):
Eine Referenztabelle mit Standardwiderstandswerten bei verschiedenen Temperaturen, die für Kalibrierungszwecke oder zur Schaltungsentwicklung verwendet wird.
3. Typische Anwendungen von NTC-Thermistoren
Anwendungsgebiete
1. Temperaturmessung:
o Haushaltsgeräte (Klimaanlagen, Kühlschränke), Industrieanlagen, Automobile (Batterie-/Motortemperaturüberwachung).
2. Temperaturkompensation:
oAusgleich der Temperaturdrift in anderen elektronischen Bauteilen (z. B. Quarzoszillatoren, LEDs).
3. Einschaltstromunterdrückung:
ODie hohe Kältebeständigkeit wird genutzt, um den Einschaltstrom beim Anlauf zu begrenzen.
Beispiele für Schaltungsdesign
• Spannungsteilerschaltung:
(Die Temperatur wird durch Auslesen der Spannung mittels eines Analog-Digital-Wandlers berechnet.)
• Linearisierungsmethoden:
Hinzufügen von Festwiderständen in Reihe/parallel zur Optimierung des nichtlinearen Ausgangssignals des NTC (Referenzschaltpläne beifügen).
4. Technische Ressourcen und Werkzeuge
Kostenlose Ressourcen
•Datenblätter:Geben Sie detaillierte Parameter, Abmessungen und Testbedingungen an.
•RT-Tabellen-Excel-Vorlage (PDF): Ermöglicht es Kunden, schnell Temperaturbeständigkeitswerte nachzuschlagen.
oKonstruktionsüberlegungen für NTC im Temperaturschutz von Lithiumbatterien
oVerbesserung der NTC-Temperaturmessgenauigkeit durch Softwarekalibrierung
Online-Tools
• B-Wert-Rechner:Geben Sie T1/R1 und T2/R2 ein, um den B-Wert zu berechnen.
•Temperaturumrechnungstool: Eingangswiderstand zur Ermittlung der entsprechenden Temperatur (unterstützt die Steinhart-Hart-Gleichung).
5. Konstruktionstipps (für Ingenieure)
• Vermeiden Sie Selbsterhitzungsfehler:Stellen Sie sicher, dass der Betriebsstrom unterhalb des im Datenblatt angegebenen Maximalwerts liegt (z. B. 10 μA).
• Umweltschutz:Für feuchte oder korrosive Umgebungen sollten NTCs in Glas eingekapselt oder mit Epoxidharz beschichtet sein.
• Kalibrierungsempfehlungen:Verbessern Sie die Systemgenauigkeit durch eine Zweipunktkalibrierung (z. B. 0 °C und 100 °C).
6.Häufig gestellte Fragen (FAQ)
1. Frage: Worin besteht der Unterschied zwischen NTC- und PTC-Thermistoren?
o A: PTC-Thermistoren (Thermistoren mit positivem Temperaturkoeffizienten) erhöhen ihren Widerstand mit der Temperatur und werden häufig zum Überstromschutz eingesetzt, während NTC-Thermistoren zur Temperaturmessung und -kompensation verwendet werden.
2. Frage: Wie wählt man den richtigen B-Wert?
o A: Hohe B-Werte (z. B. B25/85 = 4700 K) bieten eine höhere Empfindlichkeit und eignen sich für enge Temperaturbereiche, während niedrige B-Werte (z. B. B25/50 = 3435 K) besser für weite Temperaturbereiche geeignet sind.
3. Frage: Beeinflusst die Drahtlänge die Messgenauigkeit?
oA: Ja, lange Drähte verursachen einen zusätzlichen Widerstand, der jedoch durch eine 3- oder 4-Draht-Anschlussmethode kompensiert werden kann.
Unsere Preise sind im Vergleich zu denen in Europa, Amerika, Japan und Südkorea wettbewerbsfähiger; in China liegen sie im mittleren Bereich.
Unter Kostenaspekten sind die von unserem Unternehmen hergestellten Thermistoren und Temperatursensoren die beste Wahl für Sie.
Für Standardparameter von Thermistoren oder Chips haben wir diese in der Regel auf Lager und können sie innerhalb von 3 Tagen liefern.
Spezielle Chips mit kundenspezifischen Parametern erfordern einen Entwicklungs- und Produktionszyklus von 21 Tagen.
Bei Standardsensoren dauert die erste Produktionscharge von 100 bis 1000 Einheiten 7 bis 15 Tage. Die zweite Produktionscharge von 10.000 Einheiten dauert 7 Tage.
Spezielle oder kundenspezifische Sensoren variieren je nach Beschaffungszyklus der Rohstoffe.
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