Τι είναι ο αισθητήρας θερμοκρασίας NTC;

Τι είναι ο αισθητήρας θερμοκρασίας NTC;

Για να κατανοήσουμε τη λειτουργία και την εφαρμογή του αισθητήρα θερμοκρασίας NTC, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε τι είναι το θερμίστορ NTC.
Το πώς λειτουργεί ο αισθητήρας θερμοκρασίας NTC εξηγείται απλά
Οι θερμοί αγωγοί ή οι θερμοί αγωγοί είναι ηλεκτρονικές αντιστάσεις με αρνητικούς συντελεστές θερμοκρασίας (NTC για συντομία). Εάν το ρεύμα ρέει μέσα από τα εξαρτήματα, η αντίστασή τους μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέσει (π.χ. σε ένα χιτώνιο εμβάπτισης), τα εξαρτήματα, από την άλλη πλευρά, αντιδρούν με αυξανόμενη αντίσταση. Λόγω αυτής της ειδικής συμπεριφοράς, οι ειδικοί αναφέρονται επίσης σε μια αντίσταση NTC ως θερμίστορ NTC.

Η ηλεκτρική αντίσταση μειώνεται όταν κινούνται τα ηλεκτρόνια
Οι αντιστάσεις NTC αποτελούνται από ημιαγωγικά υλικά, η αγωγιμότητα των οποίων είναι γενικά μεταξύ εκείνης των ηλεκτρικών αγωγών και των ηλεκτρικών μη αγωγών. Εάν τα συστατικά θερμαίνονται, τα ηλεκτρόνια χαλαρώνουν από τα άτομα του πλέγματος. Αφήνουν τη θέση τους στη δομή και μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια πολύ καλύτερα. Το αποτέλεσμα: Με την αύξηση της θερμοκρασίας, τα θερμίστορ μεταδίδουν τον ηλεκτρισμό πολύ καλύτερα – η ηλεκτρική τους αντίσταση μειώνεται. Τα εξαρτήματα χρησιμοποιούνται, μεταξύ άλλων, ως αισθητήρες θερμοκρασίας, αλλά για αυτό πρέπει να συνδέονται με μια πηγή τάσης και ένα αμπερόμετρο.

Κατασκευή και ιδιότητες των θερμών και ψυχρών αγωγών
Μια αντίσταση NTC μπορεί να αντιδράσει πολύ ασθενώς ή, σε ορισμένες περιοχές, πολύ έντονα σε αλλαγές στις θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Η συγκεκριμένη συμπεριφορά εξαρτάται βασικά από την κατασκευή των εξαρτημάτων. Με αυτόν τον τρόπο, οι παραγωγοί προσαρμόζουν την αναλογία ανάμιξης των οξειδίων ή το ντόπινγκ των μεταλλικών οξειδίων στις επιθυμητές συνθήκες. Αλλά οι ιδιότητες των εξαρτημάτων μπορούν επίσης να επηρεαστούν από την ίδια τη διαδικασία κατασκευής. Για παράδειγμα, μέσω της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα πυροδότησης ή του μεμονωμένου ρυθμού ψύξης των στοιχείων.

Διαφορετικά υλικά για μια αντίσταση NTC
Καθαρά υλικά ημιαγωγών, σύνθετοι ημιαγωγοί ή μεταλλικά κράματα χρησιμοποιούνται για να διασφαλιστεί ότι τα θερμίστορ δείχνουν τη χαρακτηριστική τους συμπεριφορά. Τα τελευταία αποτελούνται συνήθως από οξείδια μετάλλων (ενώσεις μετάλλων και οξυγόνο) μαγγανίου, νικελίου, κοβαλτίου, σιδήρου, χαλκού ή τιτανίου. Τα υλικά αναμιγνύονται με συνδετικά μέσα, συμπιέζονται και πυροσυσσωματώνονται. Οι κατασκευαστές θερμαίνουν τις πρώτες ύλες υπό υψηλή πίεση σε τέτοιο βαθμό ώστε να δημιουργούνται τεμάχια εργασίας με τις επιθυμητές ιδιότητες.

Τυπικά χαρακτηριστικά του θερμίστορ με μια ματιά
Η αντίσταση NTC είναι διαθέσιμη σε εύρος από ένα ωμ έως 100 megohms. Τα εξαρτήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν από μείον 60 έως συν 200 βαθμούς Κελσίου και επιτυγχάνουν ανοχές από 0,1 έως 20 τοις εκατό. Όταν πρόκειται για την επιλογή ενός θερμίστορ, πρέπει να ληφθούν υπόψη διάφορες παράμετροι. Ένα από τα πιο σημαντικά είναι η ονομαστική αντίσταση. Υποδεικνύει την τιμή αντίστασης σε μια δεδομένη ονομαστική θερμοκρασία (συνήθως 25 βαθμοί Κελσίου) και σημειώνεται με κεφαλαίο R και τη θερμοκρασία. Για παράδειγμα, R25 για την τιμή αντίστασης στους 25 βαθμούς Κελσίου. Η συγκεκριμένη συμπεριφορά σε διαφορετικές θερμοκρασίες είναι επίσης σχετική. Αυτό μπορεί να καθοριστεί με πίνακες, τύπους ή γραφικά και πρέπει να ταιριάζει απόλυτα με την επιθυμητή εφαρμογή. Περαιτέρω χαρακτηριστικές τιμές των αντιστάσεων NTC σχετίζονται με τις ανοχές καθώς και με ορισμένα όρια θερμοκρασίας και τάσης.

Διαφορετικοί τομείς εφαρμογής για μια αντίσταση NTC
Ακριβώς όπως μια αντίσταση PTC, μια αντίσταση NTC είναι επίσης κατάλληλη για μέτρηση θερμοκρασίας. Η τιμή αντίστασης αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Για να μην παραποιηθούν τα αποτελέσματα, η αυτοθέρμανση θα πρέπει να περιοριστεί όσο το δυνατόν περισσότερο. Ωστόσο, η αυτοθέρμανση κατά τη ροή του ρεύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον περιορισμό του ρεύματος εισροής. Επειδή η αντίσταση NTC είναι κρύα μετά την ενεργοποίηση των ηλεκτρικών συσκευών, έτσι ώστε να ρέει μόνο λίγο ρεύμα στην αρχή. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα λειτουργίας, το θερμίστορ θερμαίνεται, η ηλεκτρική αντίσταση πέφτει και ρέει περισσότερο ρεύμα. Οι ηλεκτρικές συσκευές επιτυγχάνουν την πλήρη απόδοσή τους με αυτόν τον τρόπο με συγκεκριμένη χρονική καθυστέρηση.

Μια αντίσταση NTC άγει το ηλεκτρικό ρεύμα πιο άσχημα σε χαμηλές θερμοκρασίες. Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος αυξάνεται, η αντίσταση των λεγόμενων θερμών αγωγών μειώνεται αισθητά. Η ειδική συμπεριφορά των ημιαγωγικών στοιχείων μπορεί να χρησιμοποιηθεί κυρίως για τη μέτρηση της θερμοκρασίας, τον περιορισμό του ρεύματος εισροής ή για την καθυστέρηση διαφόρων ελέγχων