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NTC热敏电阻型号

时间:2017-11-02 来源:敏创电子编辑:热敏电阻厂家浏览:

什么是NTC热敏电阻?

热敏电阻集成在不锈钢探头中NTC代表“负温度系数”。NTC热敏电阻是具有负温度系数的电阻,这意味着电阻随着温度的升高而降低。它们主要用作电阻温度传感器和限流器件。温度敏感系数比硅温度传感器(硅片)的温度敏感系数大约是电阻温度检测器(RTD)的10倍。NTC传感器通常在-55°C至200°C的范围内使用。

当使用模拟电路精确测量温度时,NTC电阻表现出的电阻和温度之间的关系的非线性度是非常大的挑战,但是数字电路的快速发展解决了通过内插查找表或求解方程来计算精确值的问题其近似于典型的NTC曲线。

NTC热敏电阻定义

NTC热敏电阻是一种热敏电阻,其电阻随着电阻的核心温度在工作温度范围内增加而呈现出大的,精确的和可预测的降低。 

NTC热敏电阻的特性

与由金属制成的RTD(电阻温度检测器)不同,NTC热敏电阻通常由陶瓷或聚合物制成。使用不同的材料导致不同的温度响应以及其他特性。

温度响应

虽然大多数NTC热敏电阻通常适用于在-55°C和200°C之间的温度范围内,在这些温度范围内可提供最精确的读数,但特殊的NTC热敏电阻系列可用于接近绝对零度的温度(-273.15 °C)以及专门设计用于150°C以上的设备。

NTC传感器的温度敏感度表示为“每度C的百分比变化”。根据所使用的材料和生产工艺的细节,温度敏感度的典型值范围为每℃-3%至-6%。

NTC和RTD电阻 - 温度曲线的比较

特征NTC曲线

从图中可以看出,与铂合金RTD相比,NTC热敏电阻具有更陡峭的电阻 - 温度斜率,这转化为更好的温度灵敏度。即使如此,RTD仍然是最准确的传感器,其精度为测量温度的±0.5%,它们在-200°C和800°C之间的温度范围内有用,范围比NTC温度传感器的范围宽。

与其他温度传感器比较

与RTD相比,NTC具有更小的尺寸,更快的响应,更低的抗冲击和抗振动性。它们比RTD稍微精确。与热电偶相比,两者的精度相似; 然而,热电偶可以承受非常高的温度(约600℃),并且用于这种应用中而不是NTC热敏电阻,其中它们有时被称为高温计。即使如此,NTC热敏电阻在较低温度下提供比热电偶更高的灵敏度,稳定性和精度,并且使用较少的额外电路,因此总成本较低。由于不需要处理RTD并且热电偶总是需要的信号调理电路(放大器,电平转换器等),所以成本还会降低。

自热效果

自发热效应是当流过NTC热敏电阻的电流时发生的现象。由于热敏电阻基本上是一个电阻,所以当有电流流过它时,它会散热。该热量在热敏电阻芯中产生并影响测量的精度。这种情况的发生程度取决于电流流动的数量,环境(无论是液体还是气体,NTC传感器是否有任何流量等),热敏电阻的温度系数,热敏电阻的总和面积等。 事实上,NTC传感器的电阻和因此通过它的电流取决于环境常常用于液体存在检测器,例如在储存罐中发现的那些。

热容量

热容量表示将热敏电阻的温度提高1℃所需的热量,通常以mJ /℃表示。当使用NTC热敏电阻传感器作为浪涌电流限制装置时,了解精确的热容量是非常重要的,因为它定义了NTC温度传感器的响应速度。

曲线选择和计算

仔细的选择过程必须注意热敏电阻的耗散常数,热时间常数,电阻值,电阻温度曲线和公差,以提及最重要的因素。

由于电阻和温度之间的关系(RT曲线)是高度非线性的,因此必须在实际的系统设计中采用某些近似值。

一阶近似

一个近似,最简单的使用是一阶近似,它表示:

一阶近似公式:dR = k * dT

其中k为负温度系数,ΔT为温度差,ΔR为由温度变化引起的电阻变化。该一阶近似仅对于非常窄的温度范围有效,并且只能用于在整个温度范围内k几乎恒定的温度。

Beta公式

另一个方程式给出令人满意的结果,在0°C至+ 100°C的范围内精确到±1°C。它取决于可以通过测量获得的单一材料常数β方程式可以写成:

β方程近似:R(T)= R(T0)* exp(β*(1 / T-1 / T0))

其中R(T)是开尔文温度T下的电阻,R(T 0)是温度T 0的参考点Beta公式需要两点校准,并且在NTC热敏电阻的完整有用范围内通常不超过±5°C的精度。

Steinhart-Hart方程

迄今为止已知的最佳近似值是1968年出版的Steinhart-Hart公式:

精确近似的Steinhart方程:1 / T = A + B *(ln(R))+ C *(ln(R))^ 3

其中ln R是开尔文温度T下的电阻的自然对数,A,B和C是从实验测量得到的系数。这些系数通常由热敏电阻供应商公布,作为数据表的一部分。Steinhart-Hart配方在-50°C至+ 150°C的范围内通常精确到约±0.15°C,这对于大多数应用是很有用的。如果需要更高的精度,必须降低温度范围,在0°C至+ 100°C范围内的精度优于±0.01°C。

选择正确的近似值

用于从电阻测量中导出温度的公式的选择需要基于可用的计算能力以及实际的公差要求。在一些应用中,一阶近似是足够的,而在其他应用中,Steinhart-Hart方程式甚至不能满足要求,并且热敏电阻必须逐点校准,进行大量测量并创建查找表。

NTC热敏电阻的型号、结构和性能

通常涉及制造NTC电阻器的材料是铂,镍,钴,铁和硅的氧化物,用作纯元素或陶瓷和聚合物。NTC热敏电阻可以分为三组,具体取决于所使用的生产工艺。 

珠状环氧涂装NTC热敏电阻

珠形式这些NTC热敏电阻由直接烧结在陶瓷体中的铂合金引线制成。它们通常提供快速的响应时间,更好的稳定性,并允许在比Disk and Chip NTC传感器更高的温度下工作,但是它们更脆弱。通常将其密封在玻璃中,以防止组装过程中的机械损伤,并提高其测量稳定性。典型尺寸范围从0.075 - 5mm直径。

磁盘和片式NTC热敏电阻

盘式热敏电阻这些NTC热敏电阻具有金属化表面接触。它们较大,因此比珠型NTC电阻器具有较慢的反应时间。然而,由于它们的尺寸,它们具有更高的耗散常数(将温度升高1℃所需的功率),并且由于热敏电阻消耗的功率与电流的平方成正比,它们可以处理比珠更好的电流型热敏电阻。盘式热敏电阻是通过将氧化物粉末的混合物压制成圆形模具制成的,然后在高温下烧结。芯片通常通过胶带浇铸工艺制造,其中材料浆料作为厚膜展开,干燥并切割成形状。典型尺寸范围从直径0.25-25mm。

玻璃封装NTC热敏电阻

玻璃封装的NTC热敏电阻

这些是密封在气密玻璃泡中的NTC温度传感器。它们设计用于高于150°C的温度,或用于需要坚固性的印刷电路板安装。在玻璃中封装热敏电阻可提高传感器的稳定性,同时保护传感器免受环境干扰。它们通过气密密封珠型NTC电阻器制成玻璃容器。典型尺寸范围从直径0.4-10mm。
 

典型应用

NTC热敏电阻用于广泛的应用。它们用于测量温度,控制温度和温度补偿。它们也可以用于检测液体的存在或不存在,作为电源电路中的限流装置,汽车应用中的温度监测和更多。NTC传感器可以分为三组,这取决于应用中使用的电气特性。

电阻温度特性

基于电阻 - 时间特性的应用包括温度测量,控制和补偿。这些还包括使用NTC热敏电阻以使NTC温度传感器的温度与某些其它物理现象相关的情况。这组应用要求热敏电阻在零功率条件下工作,这意味着通过它的电流保持尽可能低,以避免加热探头。

当前时间特征

基于电流 - 时间特性的应用是:时间延迟,浪涌电流限制,浪涌抑制等等。这些特性与使用的NTC热敏电阻的热容量和耗散常数有关。电路通常依赖于NTC热敏电阻由于电流通过它而升温。在某种程度上,它将触发电路中的一些变化,这取决于使用它的应用。

电压电流特性

基于热敏电阻的电压 - 电流特性的应用通常涉及导致电路中给定曲线上的工作点变化的环境条件或电路变化的变化。根据应用,这可用于电流限制,温度补偿或温度测量。

NTC热敏电阻符号 

根据IEC标准,以下符号用于负温度系数热敏电阻。
热敏电阻符号

NTC热敏电阻
IEC标准




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