خواص ترمیستور چیست؟

ترمیستور نوعی مقاومت است که مقاومت آن به میزان قابل توجهی با دما متفاوت است. من به عنوان یک تامین کننده قطعات الکترونیکی، اغلب با مشتریانی مواجه می شوم که به خواص ترمیستورها علاقه مند هستند، زیرا این ویژگی ها کاربرد آنها را در مدارهای الکترونیکی مختلف تعیین می کند. در این وبلاگ، من به خواص کلیدی ترمیستورها می پردازم و مفاهیم آنها در استفاده عملی را مورد بحث قرار می دهم.

1. رابطه دما - مقاومت

اساسی ترین ویژگی ترمیستور رابطه دما - مقاومت آن است. دو نوع اصلی ترمیستور بر اساس این رابطه وجود دارد: ترمیستورهای ضریب دمای منفی (NTC) و ترمیستورهای ضریب دمای مثبت (PTC).

ترمیستور NTC

ترمیستورهای NTC متداول ترین نوع مورد استفاده هستند. مقاومت آنها با افزایش دما کاهش می یابد. دلیل آن این است که در ترمیستور NTC، با افزایش دما، حامل های بار بیشتری (الکترون ها یا سوراخ ها) به دلیل تحریک حرارتی در نوار رسانایی آزاد می شوند. رابطه ریاضی بین مقاومت ($R_T$) و دما ($T$) برای یک ترمیستور NTC را می توان با معادله Steinhart - Hart تقریب زد:

$\frac{1}{T}=A + B\ln(R_T)+C(\ln(R_T))^3$

که در آن $A$، $B$، و $C$ ضرایب Steinhart - Hart هستند که مخصوص هر ترمیستور هستند و از طریق کالیبراسیون تعیین می شوند.

ترمیستورهای NTC به طور گسترده در کاربردهای سنجش دما مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، در یک سیستم فن با کنترل دما، ترمیستور NTC دمای محیط را حس می کند. با افزایش دما، مقاومت ترمیستور NTC کاهش می یابد، که ولتاژ را در مدار تقسیم کننده ولتاژ تغییر می دهد. سپس از این تغییر ولتاژ برای کنترل سرعت فن استفاده می شود.

ترمیستورهای PTC

از طرف دیگر ترمیستورهای PTC مقاومتی دارند که با افزایش دما افزایش می یابد. دو نوع ترمیستور PTC وجود دارد: ترمیستورهای PTC سیلیکونی و ترمیستورهای PTC سرامیکی.

ترمیستورهای سیلیکونی PTC با دما در محدوده معینی افزایش خطی مقاومت دارند. آنها اغلب در اندازه گیری دقیق دما و برنامه های جبران استفاده می شوند.

ترمیستورهای سرامیکی PTC که به عنوان ترمیستورهای سوئیچینگ PTC نیز شناخته می‌شوند، در دمای مشخصی به نام دمای کوری افزایش شدید مقاومت دارند. در زیر دمای کوری، مقاومت ترمیستور سرامیکی PTC نسبتا کم است. هنگامی که دما از دمای کوری بیشتر می شود، مقاومت چندین مرتبه افزایش می یابد. این ویژگی باعث می شود ترمیستورهای سرامیکی PTC برای حفاظت از جریان بیش از حد مناسب باشند. به عنوان مثال، در یک شارژر باتری، یک ترمیستور سرامیکی PTC را می توان به صورت سری به باتری متصل کرد. اگر جریان از سطح ایمن فراتر رود، دمای ترمیستور PTC افزایش می یابد و مقاومت آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد و جریان جریان را محدود می کند و باتری را از شارژ بیش از حد محافظت می کند.

2. حساسیت

حساسیت ترمیستور به تغییر مقاومت در واحد تغییر دما اشاره دارد. این یک ویژگی مهم است زیرا تعیین می کند ترمیستور با چه دقتی می تواند تغییرات دما را اندازه گیری کند.

برای ترمیستورهای NTC، حساسیت معمولاً در دماهای پایین تر بیشتر است. حساسیت ($\alpha$) به عنوان تغییر کسری مقاومت در هر درجه سانتیگراد تغییر دما تعریف می شود:

$\alpha=\frac{1}{R}\frac{dR}{dT}$

حساسیت بالاتر به این معنی است که یک تغییر کوچک در دما منجر به تغییر زیادی در مقاومت می شود و تشخیص تغییرات دما را آسان تر می کند. با این حال، ترمیستورهای با حساسیت بالا نیز ممکن است بیشتر مستعد نویز و ناپایداری باشند.

3. دقت

دقت یکی دیگر از ویژگی های مهم ترمیستورها است. این نشان می دهد که مقاومت اندازه گیری شده چقدر با دمای واقعی مطابقت دارد. دقت یک ترمیستور تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله فرآیند ساخت، کالیبراسیون و شرایط محیطی است.

در طول فرآیند تولید، تغییرات در ترکیب و ساختار مواد می تواند منجر به تفاوت در ویژگی های دما - مقاومت ترمیستورها شود. بنابراین، کالیبراسیون مناسب برای اطمینان از اندازه گیری دقیق دما ضروری است. کالیبراسیون شامل اندازه گیری مقاومت ترمیستور در چندین دما شناخته شده و سپس استفاده از این نقاط داده برای تعیین ضرایب استاینهارت - هارت است.

عوامل محیطی مانند رطوبت، فشار و تنش مکانیکی نیز می توانند بر دقت ترمیستورها تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، رطوبت بالا می تواند باعث جذب رطوبت در ماده ترمیستور شود که ممکن است خواص الکتریکی آن را تغییر دهد.

4. زمان پاسخ

زمان پاسخ یک ترمیستور زمانی است که طول می کشد تا ترمیستور به درصد معینی (معمولاً 2/63 درصد) از مقدار مقاومت نهایی خود برسد، زمانی که در معرض تغییر درجه حرارت است. این یک ویژگی مهم در کاربردهایی است که باید تغییرات سریع دما را شناسایی کرد، مانند مدارهای حفاظت حرارتی.

زمان پاسخ یک ترمیستور به اندازه فیزیکی، شکل و هدایت حرارتی محیط اطراف آن بستگی دارد. به طور کلی ترمیستورهای کوچکتر زمان پاسخ کوتاه تری دارند زیرا جرم حرارتی کمتری دارند. برای مثال، ترمیستورهای نصب سطحی معمولاً زمان پاسخگویی سریع‌تری نسبت به ترمیستورهای سوراخ‌دار بزرگ‌تر دارند.

5. خود گرمایش

هنگامی که جریانی از ترمیستور عبور می کند، طبق فرمول $P = I^2R$، توان را به شکل گرما تلف می کند، که در آن $I$ جریان و $R$ مقاومت ترمیستور است. این خود گرم شدن می تواند باعث شود که دمای ترمیستور از دمای محیط بالاتر رود و منجر به خطا در اندازه گیری دما شود.

اثر خودگرمایی با ثابت اتلاف ($\delta$) مشخص می‌شود، که به عنوان توان مورد نیاز برای افزایش دمای ترمیستور 1 درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای محیط تعریف می‌شود. برای به حداقل رساندن اثر خودگرمایی، جریان عبوری از ترمیستور باید تا حد امکان پایین نگه داشته شود. در برخی کاربردها از منبع جریان ثابت برای اطمینان از جریان پایدار و کم از ترمیستور استفاده می شود.

برنامه های کاربردی و پیشنهادات محصول ما

ترمیستورها در طیف وسیعی از کاربردها از جمله اندازه گیری و کنترل دما، حفاظت از جریان بیش از حد و محدود کردن جریان هجومی استفاده می شوند. ما به عنوان تامین کننده قطعات الکترونیکی، ترمیستورهای با کیفیت بالا با خواص عالی ارائه می دهیم. ما علاوه بر ترمیستورها، انواع دیگر قطعات الکترونیکی مانندخازن موتور AC CBB65،خازن استارت CD60، وخازن راه اندازی موتور AC CBB61.

اگر به ترمیستورها یا سایر قطعات الکترونیکی ما علاقه مند هستید، از شما استقبال می کنیم که برای تهیه و بحث های بیشتر با ما تماس بگیرید. ما یک تیم حرفه ای داریم که می تواند اطلاعات دقیق محصول و پشتیبانی فنی را در اختیار شما قرار دهد تا به شما در انتخاب مناسب ترین اجزا برای برنامه های کاربردی خود کمک کند.

مراجع

• "ترمیستورها: نظریه، طراحی و کاربردها" نوشته جان دبلیو هورتون
• «دستگاه های الکترونیکی و نظریه مدار» نوشته رابرت ال. بویلستاد و لوئی ناشلسکی
• برگه اطلاعات سازنده ترمیستورهای مختلف