En termistor är en typ av motstånd vars resistans varierar avsevärt med temperaturen. Som leverantör av elektronikkomponenter stöter jag ofta på kunder som är intresserade av termistors egenskaper, eftersom dessa egenskaper bestämmer deras tillämpningar i olika elektroniska kretsar. I den här bloggen kommer jag att fördjupa mig i termistors nyckelegenskaper och diskutera deras implikationer i praktisk användning.
1. Relation mellan temperatur och motstånd
Den mest grundläggande egenskapen hos en termistor är dess förhållande mellan temperatur och motstånd. Det finns två huvudtyper av termistorer baserade på detta förhållande: negativ temperaturkoefficient (NTC) termistorer och positiv temperatur koefficient (PTC) termistorer.
NTC termistorer
NTC-termistorer är den mest använda typen. Deras motstånd minskar när temperaturen ökar. Detta beror på att i en NTC-termistor, när temperaturen stiger, släpps fler laddningsbärare (elektroner eller hål) ut i ledningsbandet på grund av termisk excitation. Det matematiska förhållandet mellan resistans ($R_T$) och temperatur ($T$) för en NTC-termistor kan approximeras av Steinhart - Hart-ekvationen:
$\frac{1}{T}=A + B\ln(R_T)+C(\ln(R_T))^3$
där $A$, $B$ och $C$ är Steinhart - Hart-koefficienterna, som är specifika för varje termistor och bestäms genom kalibrering.
NTC-termistorer används ofta i temperaturavkänningsapplikationer. Till exempel, i ett temperaturstyrt fläktsystem känner NTC-termistorn av den omgivande temperaturen. När temperaturen ökar minskar motståndet hos NTC-termistorn, vilket ändrar spänningen över en spänningsdelarkrets. Denna spänningsändring används sedan för att styra fläktens hastighet.
PTC termistorer
PTC-termistorer, å andra sidan, har ett motstånd som ökar med en ökning av temperaturen. Det finns två undertyper av PTC termistorer: kisel PTC termistorer och keramiska PTC termistorer.
Silicon PTC termistorer har en linjär ökning av motståndet med temperatur över ett visst område. De används ofta i precisionstemperaturmätning och kompensationsapplikationer.
Keramiska PTC-termistorer, även kända som switchande PTC-termistorer, har en kraftig ökning av motståndet vid en viss temperatur som kallas Curie-temperaturen. Under Curie-temperaturen är resistansen hos den keramiska PTC-termistorn relativt låg. När temperaturen väl överstiger Curie-temperaturen ökar motståndet med flera storleksordningar. Denna egenskap gör keramiska PTC-termistorer lämpliga för överströmsskydd. Till exempel, i en batteriladdare, kan en keramisk PTC-termistor kopplas i serie med batteriet. Om strömmen överstiger en säker nivå, stiger temperaturen på PTC-termistorn, och dess motstånd ökar avsevärt, vilket begränsar strömflödet och skyddar batteriet från överladdning.
2. Känslighet
Känsligheten hos en termistor avser förändringen i resistans per enhetsförändring i temperatur. Det är en viktig egenskap då den bestämmer hur noggrant termistorn kan mäta temperaturförändringar.
För NTC-termistorer är känsligheten vanligtvis högre vid lägre temperaturer. Känsligheten ($\alpha$) definieras som förändringen av motståndet per grad Celsius i temperatur:
$\alpha=\frac{1}{R}\frac{dR}{dT}$
En högre känslighet innebär att en liten temperaturförändring resulterar i en stor förändring i motståndet, vilket gör det lättare att upptäcka temperaturvariationer. Emellertid kan högkänsliga termistorer också vara mer benägna för brus och instabilitet.
3. Noggrannhet
Noggrannhet är en annan avgörande egenskap hos termistorer. Det hänvisar till hur nära det uppmätta motståndet motsvarar den faktiska temperaturen. Noggrannheten hos en termistor påverkas av flera faktorer, inklusive dess tillverkningsprocess, kalibrering och miljöförhållanden.
Under tillverkningsprocessen kan variationer i materialsammansättning och struktur leda till skillnader i temperatur-resistansegenskaper hos termistorer. Därför är korrekt kalibrering nödvändig för att säkerställa korrekt temperaturmätning. Kalibrering innebär att mäta termistorns resistans vid flera kända temperaturer och sedan använda dessa datapunkter för att bestämma Steinhart - Hart-koefficienterna.
Miljöfaktorer som fukt, tryck och mekanisk stress kan också påverka termistorernas noggrannhet. Till exempel kan hög luftfuktighet orsaka fuktupptagning i termistormaterialet, vilket kan förändra dess elektriska egenskaper.
4. Svarstid
Svarstiden för en termistor är den tid det tar för termistorn att nå en specificerad procentandel (vanligtvis 63,2 %) av sitt slutliga motståndsvärde när den utsätts för en stegvis temperaturförändring. Det är en viktig egenskap i applikationer där snabba temperaturförändringar behöver upptäckas, såsom i termiska skyddskretsar.
Svarstiden för en termistor beror på dess fysiska storlek, form och värmeledningsförmågan hos dess omgivande medium. I allmänhet har mindre termistorer kortare svarstider eftersom de har mindre termisk massa. Till exempel har ytmonterade termistorer vanligtvis snabbare svarstider jämfört med större genomgående termistorer.
5. Självuppvärmning
När en ström flyter genom en termistor avleder den kraft i form av värme enligt formeln $P = I^2R$, där $I$ är strömmen och $R$ är termistorns resistans. Denna självuppvärmning kan göra att temperaturen på termistorn stiger över omgivningstemperaturen, vilket leder till ett fel i temperaturmätningen.
Den självuppvärmande effekten kännetecknas av förlustkonstanten ($\delta$), som definieras som den effekt som krävs för att höja termistorns temperatur med 1°C över den omgivande temperaturen. För att minimera självuppvärmningseffekten bör strömmen som flyter genom termistorn hållas så låg som möjligt. I vissa applikationer används en konstantströmkälla för att säkerställa en stabil och låg ström genom termistorn.
Applikationer och våra produkterbjudanden
Termistorer används i ett brett spektrum av applikationer, inklusive temperaturmätning och kontroll, överströmsskydd och inkopplingsströmbegränsning. Som leverantör av elektroniska komponenter erbjuder vi högkvalitativa termistorer med utmärkta egenskaper. Förutom termistorer tillhandahåller vi även en mängd andra elektroniska komponenter som t.exCBB65 AC-motorkondensator,CD60 Startkondensator, ochCBB61 AC Motor Startkondensator.
Om du är intresserad av våra termistorer eller andra elektroniska komponenter är du välkommen att kontakta oss för upphandling och vidare diskussioner. Vi har ett professionellt team som kan ge dig detaljerad produktinformation och teknisk support för att hjälpa dig välja de mest lämpliga komponenterna för dina applikationer.
Referenser
- "Termistorer: teori, design och tillämpningar" av John W. Horton
- "Electronic Devices and Circuit Theory" av Robert L. Boylestad och Louis Nashelsky
- Tillverkarens datablad för olika termistorer