Historia e introducción del termistor
El termistor NTC es un acrónimo de termistor de coeficiente de temperatura negativo.Termistor =Termiares altamente sensiblesistorFue descubierto en 1833 por Michael Faraday, quien investigaba semiconductores de sulfuro de plata. Faraday observó que la resistencia de los sulfuros de plata disminuía con el aumento de la temperatura. Posteriormente, Samuel Reuben lo comercializó en la década de 1930. Los científicos descubrieron que el óxido cuproso y el óxido de cobre también tienen coeficientes de temperatura negativos y un buen rendimiento, y se aplicaron con éxito en los circuitos de compensación de temperatura de los instrumentos de aviación. Posteriormente, gracias al continuo desarrollo de la tecnología de transistores, se logró un gran progreso en la investigación de termistores, y en 1960 se desarrollaron los termistores NTC, pertenecientes a una amplia gama de...componentes pasivos.
El termistor NTC es un tipo deelemento térmico semiconductor de cerámica finaEl Mn3-xMxO4 (M=Ni, Cu, Fe, Co, etc.) es un material sinterizado por varios óxidos de metales de transición, principalmente Mn(manganeso), Ni(níquel), Co(cobalto) como materias primas, es un material con un coeficiente de temperatura negativo (NTC) significativo, es decir, la resistividad disminuye.exponencialmenteCon el aumento de la temperatura. En concreto, la resistividad y la constante del material varían según la proporción de la composición del material, la atmósfera de sinterización, la temperatura de sinterización y el estado estructural.
Porque su valor de resistencia cambiaprecisamenteyprevisiblementeen respuesta a pequeños cambios en la temperatura corporal (el grado de cambio de su resistencia depende de diferentesformulaciones de parámetros), además de ser compacto, estable y altamente sensible, se usa ampliamente en dispositivos de detección de temperatura para hogares inteligentes, sondas médicas, así como en dispositivos de control de temperatura para electrodomésticos, teléfonos inteligentes, etc., y en los últimos años se ha utilizado en grandes cantidades en automóviles y nuevos campos de energía.
1. Definiciones básicas y principios de funcionamiento
¿Qué es un termistor NTC?
■ Definición:Un termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC) es un componente cerámico semiconductor cuya resistencia disminuyeexponencialmenteA medida que aumenta la temperatura, se utiliza ampliamente para la medición y compensación de temperatura, así como para la supresión de corrientes de entrada.
■ Principio de funcionamiento:Fabricado a partir de óxidos de metales de transición (por ejemplo, manganeso, cobalto, níquel), los cambios de temperatura alteran la concentración de portadores dentro del material, lo que resulta en un cambio en la resistencia.
Comparación de los tipos de sensores de temperatura
| Tipo | Principio | Ventajas | Desventajas |
|---|---|---|---|
| NTC | La resistencia varía con la temperatura | Alta sensibilidad, bajo costo | Salida no lineal |
| IDT | La resistencia del metal varía con la temperatura. | Alta precisión, buena linealidad. | Alto costo, respuesta lenta |
| Par termoeléctrico | Efecto termoeléctrico (voltaje generado por la diferencia de temperatura) | Amplio rango de temperatura (-200°C a 1800°C) | Requiere compensación de unión fría, señal débil |
| Sensor de temperatura digital | Convierte la temperatura a salida digital. | Fácil integración con microcontroladores, alta precisión. | Rango de temperatura limitado, mayor costo que NTC |
| LPTC (PTC lineal) | La resistencia aumenta linealmente con la temperatura. | Salida lineal simple, buena para protección contra sobretemperatura. | Sensibilidad limitada, ámbito de aplicación más estrecho |
2. Parámetros clave de rendimiento y terminología
Parámetros básicos
■ Resistencia nominal (R25):
La resistencia de potencia cero a 25 °C, que normalmente varía entre 1 kΩ y 100 kΩ.XIXITRÓNICASe puede personalizar para cumplir con 0,5 ～ 5000 kΩ
■Valor B (Índice térmico):
Definición: B = (T1·T2)/(T2-T1) · ln(R1/R2), indicando la sensibilidad de la resistencia a los cambios de temperatura (unidad: K).
Rango de valores B comunes: 3000 K a 4600 K (por ejemplo, B25/85 = 3950 K)
XIXITRONICS se puede personalizar para cumplir con 2500～5000K
■ Precisión (tolerancia):
Desviación del valor de resistencia (por ejemplo, ±1%, ±3%) y precisión de la medición de temperatura (por ejemplo, ±0,5 °C).
XIXITRONICS se puede personalizar para cumplir con ±0,2 ℃ en el rango de 0 ℃ a 70 ℃, la precisión más alta puede alcanzar 0,05°C.
■Factor de disipación (δ):
El parámetro que indica los efectos del autocalentamiento, medido en mW/°C (los valores más bajos significan menor autocalentamiento).
■Constante de tiempo (τ):
El tiempo necesario para que el termistor responda al 63,2 % de un cambio de temperatura (por ejemplo, 5 segundos en agua, 20 segundos en aire).
Términos técnicos
■ Ecuación de Steinhart-Hart:
Un modelo matemático que describe la relación resistencia-temperatura de los termistores NTC:
(T: Temperatura absoluta, R: Resistencia, A/B/C: Constantes)
■ α (coeficiente de temperatura):
La tasa de cambio de resistencia por unidad de cambio de temperatura:
■ Tabla RT (Tabla de Resistencia-Temperatura):
Una tabla de referencia que muestra valores de resistencia estándar a diferentes temperaturas, utilizada para calibración o diseño de circuitos.
3. Aplicaciones típicas de los termistores NTC
Campos de aplicación
1. Medición de temperatura:
o Electrodomésticos (aires acondicionados, refrigeradores), equipos industriales, automotrices (monitoreo de temperatura de baterías/motores).
2. Compensación de temperatura:
oCompensación de la deriva de temperatura en otros componentes electrónicos (por ejemplo, osciladores de cristal, LED).
3. Supresión de corriente de entrada:
oUtilizando la alta resistencia al frío para limitar la corriente de entrada durante el arranque.
Ejemplos de diseño de circuitos
• Circuito divisor de voltaje:
(La temperatura se calcula leyendo el voltaje a través de un ADC).
• Métodos de linealización:
Agregar resistencias fijas en serie/paralelo para optimizar la salida no lineal de NTC (incluya diagramas de circuitos de referencia).
4. Recursos y herramientas técnicas
Recursos gratuitos
•Hojas de datos:Incluya parámetros detallados, dimensiones y condiciones de prueba.
•Plantilla de tabla RT de Excel (PDF): Permite a los clientes buscar rápidamente valores de resistencia a la temperatura.
oConsideraciones de diseño para NTC en la protección de temperatura de baterías de litio
oMejora de la precisión de la medición de temperatura NTC mediante calibración de software
Herramientas en línea
• Calculadora del valor B:Ingrese T1/R1 y T2/R2 para calcular el valor B.
•Herramienta de conversión de temperatura: Resistencia de entrada para obtener la temperatura correspondiente (admite ecuación de Steinhart-Hart).
5. Consejos de diseño (para ingenieros)
• Evite errores de autocalentamiento:Asegúrese de que la corriente de funcionamiento esté por debajo del máximo especificado en la hoja de datos (por ejemplo, 10 μA).
• Protección del medio ambiente:Para entornos húmedos o corrosivos, utilice NTC encapsulados en vidrio o recubiertos de epoxi.
• Recomendaciones de calibración:Mejore la precisión del sistema realizando una calibración de dos puntos (por ejemplo, 0 °C y 100 °C).
6.Preguntas frecuentes (FAQ)
1. P: ¿Cuál es la diferencia entre los termistores NTC y PTC?
o R: Los termistores PTC (coeficiente de temperatura positivo) aumentan la resistencia con la temperatura y se utilizan comúnmente para protección contra sobrecorriente, mientras que los termistores NTC se utilizan para medir y compensar la temperatura.
2. P: ¿Cómo elegir el valor B correcto?
o A: Los valores B altos (por ejemplo, B25/85=4700K) ofrecen una mayor sensibilidad y son adecuados para rangos de temperatura estrechos, mientras que los valores B bajos (por ejemplo, B25/50=3435K) son mejores para rangos de temperatura amplios.
3. P: ¿La longitud del cable afecta la precisión de la medición?
oR: Sí, los cables largos introducen una resistencia adicional, que se puede compensar utilizando un método de conexión de 3 o 4 cables.
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