Τι είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας NTC;

Τι είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας NTC;

Για να κατανοήσουμε τη λειτουργία και την εφαρμογή του αισθητήρα θερμοκρασίας NTC, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε τι είναι ο θερμίστορ NTC.
Πώς λειτουργεί ο αισθητήρας θερμοκρασίας NTC με απλή εξήγηση
Οι θερμοί αγωγοί είναι ηλεκτρονικές αντιστάσεις με αρνητικούς συντελεστές θερμοκρασίας (NTC εν συντομία). Εάν ρεύμα ρέει μέσω των εξαρτημάτων, η αντίστασή τους μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Εάν η θερμοκρασία περιβάλλοντος μειωθεί (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 τα ηλεκτρόνια κινούνται
Οι αντιστάσεις NTC αποτελούνται από ημιαγωγικά υλικά, η αγωγιμότητα των οποίων κυμαίνεται γενικά μεταξύ αυτής των ηλεκτρικών αγωγών και των ηλεκτρικών μη αγωγών. Εάν τα εξαρτήματα θερμανθούν, τα ηλεκτρόνια αποκολλώνται από τα άτομα του πλέγματος. Αφήνουν τη θέση τους στη δομή και μεταφέρουν το ηλεκτρικό ρεύμα πολύ καλύτερα. Το αποτέλεσμα: Με την αύξηση της θερμοκρασίας, τα θερμίστορ άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα πολύ καλύτερα - η ηλεκτρική τους αντίσταση μειώνεται. Τα εξαρτήματα χρησιμοποιούνται, μεταξύ άλλων, ως αισθητήρες θερμοκρασίας, αλλά για αυτό πρέπει να συνδεθούν σε 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 στις αλλαγές στις θερμοκρασίες περιβάλλοντος. Η συγκεκριμένη συμπεριφορά εξαρτάται βασικά από την κατασκευή των εξαρτημάτων. Με αυτόν τον τρόπο, οι παραγωγοί προσαρμόζουν την αναλογία ανάμειξης των οξειδίων ή την προσθήκη 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 ψησίματος ή του ρυθμού ψύξης των επιμέρους στοιχείων.

Διαφορετικά υλικά για μια αντίσταση NTC
Για να διασφαλιστεί ότι τα θερμίστορ παρουσιάζουν την χαρακτηριστική τους συμπεριφορά, χρησιμοποιούνται καθαρά ημιαγωγικά υλικά, σύνθετοι ημιαγωγοί ή μεταλλικά κράματα. Τα τελευταία συνήθως αποτελούνται από μεταλλικά οξείδια (ενώσεις μετάλλων και οξυγόνου) μαγγανίου, νικελίου, κοβαλτίου, σιδήρου, χαλκού ή τιτανίου. Τα υλικά αναμειγνύονται με συνδετικά μέσα, συμπιέζονται και συντήκονται. Οι κατασκευαστές θερμαίνουν τις πρώτες ύλες υπό υψηλή πίεση σε τέτοιο βαθμό ώστε να δημιουργούνται τεμάχια με τις επιθυμητές ιδιότητες.

Τυπικά χαρακτηριστικά του θερμίστορ με μια ματιά
Η αντίσταση NTC διατίθεται σε εύρος από ένα ohm έως 100 megohms. Τα εξαρτήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν από μείον 60 έως συν 200 βαθμούς Κελσίου και να επιτύχουν ανοχές από 0,1 έως 20 τοις εκατό. Όταν πρόκειται για την επιλογή ενός θερμίστορ, πρέπει να ληφθούν υπόψη διάφορες παράμετροι. Μία από τις πιο σημαντικές είναι η ονομαστική αντίσταση. Υποδεικνύει την τιμή αντίστασης σε μια δεδομένη ονομαστική θερμοκρασία (συνήθως 25 βαθμούς 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 σημαντική. Αυτό μπορεί να καθοριστεί με πίνακες, τύπους ή γραφήματα 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
Όπως ακριβώς μια αντίσταση PTC, έτσι και μια αντίσταση NTC είναι κατάλληλη για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. Η τιμή της αντίστασης αλλάζει ανάλογα με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Για να μην παραποιηθούν τα αποτελέσματα, η αυτοθέρμανση θα πρέπει να περιορίζεται όσο το δυνατόν περισσότερο. Ωστόσο, η αυτοθέρμανση κατά τη ροή ρεύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον περιορισμό του ρεύματος εισροής. Επειδή η αντίσταση NTC είναι κρύα μετά την ενεργοποίηση των ηλεκτρικών συσκευών, στην αρχή ρέει μόνο λίγο ρεύμα. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα λειτουργίας, ο θερμίστορ θερμαίνεται, η ηλεκτρική αντίσταση μειώνεται και ρέει περισσότερο ρεύμα. Οι ηλεκτρικές συσκευές επιτυγχάνουν την πλήρη απόδοσή τους με αυτόν τον τρόπο με μια ορισμένη χρονική καθυστέρηση.

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