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技(jì )術支持
NTC負溫度系數熱敏電(diàn)阻簡介
發布者 : admin 發布時間 : 2018/01/22 03:01:30
NTC熱敏電(diàn)阻是指具(jù)有(yǒu)負溫度系數的熱敏電(diàn)阻。是使用(yòng)單一高純度材料、具(jù)有(yǒu) 接近理(lǐ)論密度結構的高性能(néng)陶瓷。因此,在實現小(xiǎo)型化的同時,還具(jù)有(yǒu)電(diàn)阻值、 溫度特性波動小(xiǎo)、對各種溫度變化響應快的特點,可(kě)進行高靈敏度、高精(jīng)度的 檢測。本公(gōng)司提供各種形狀、特性的小(xiǎo)型、高可(kě)靠性産(chǎn)品,可(kě)滿足廣大客戶的 應用(yòng)需求。

NTC負溫度系數熱敏電(diàn)阻工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)
NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫,意思是負的溫度系數,泛指負溫度系數很(hěn)大的半導體(tǐ)材料或元器件,所謂NTC熱敏電(diàn)阻器就是負溫度系數熱敏電(diàn)阻器。它是以錳、钴、鎳和銅等金屬氧化物(wù)為(wèi)主要材料,采用(yòng)陶瓷工(gōng)藝制造而成的。這些金屬氧化物(wù)材料都具(jù)有(yǒu)半導體(tǐ)性質(zhì),因為(wèi)在導電(diàn)方式上完全類似鍺、矽等半導體(tǐ)材料。溫度低時,這些氧化物(wù)材料的載流子(電(diàn)子和孔穴)數目少,所以其電(diàn)阻值較高;随着溫度的升高,載流子數目增加,所以電(diàn)阻值降低。NTC熱敏電(diàn)阻器在室溫下的變化範圍在100~1000000歐姆,溫度系數-2%~-6.5%。NTC熱敏電(diàn)阻器可(kě)廣泛應用(yòng)于溫度測量、溫度補償、抑制浪湧電(diàn)流等場合。
NTC負溫度系數熱敏電(diàn)阻專業術語
零功率電(diàn)阻值 RT(Ω)
RT指在規定溫度 T 時,采用(yòng)引起電(diàn)阻值變化相對于總的測量誤差來說可(kě)以忽略不計的測量功率測得的電(diàn)阻值。
電(diàn)阻值和溫度變化的關系式為(wèi):
RT = RN expB(1/T – 1/TN)
RT :在溫度 T ( K )時的 NTC 熱敏電(diàn)阻阻值。
RN :在額定溫度 TN ( K )時的 NTC 熱敏電(diàn)阻阻值。
T :規定溫度( K )。
B : NTC 熱敏電(diàn)阻的材料常數,又(yòu)叫熱敏指數。
exp :以自然數 e 為(wèi)底的指數( e = 2.71828 …)。
該關系式是經驗公(gōng)式,隻在額定溫度 TN 或額定電(diàn)阻阻值 RN 的有(yǒu)限範圍内才具(jù)有(yǒu)一定的精(jīng)确度,因為(wèi)材料常數 B 本身也是溫度 T 的函數。
額定零功率電(diàn)阻值 R25 (Ω)
根據國(guó)标規定,額定零功率電(diàn)阻值是 NTC 熱敏電(diàn)阻在基準溫度 25 ℃ 時測得的電(diàn)阻值 R25,這個電(diàn)阻值就是 NTC 熱敏電(diàn)阻的标稱電(diàn)阻值。通常所說 NTC 熱敏電(diàn)阻多(duō)少阻值,亦指該值。
材料常數(熱敏指數) B 值( K
B 值被定義為(wèi):

RT1 :溫度 T1 ( K )時的零功率電(diàn)阻值。
RT2 :溫度 T2 ( K )時的零功率電(diàn)阻值。
T1, T2 :兩個被指定的溫度( K )。
對于常用(yòng)的 NTC 熱敏電(diàn)阻, B 值範圍一般在 2000K ~ 6000K 之間。
零功率電(diàn)阻溫度系數(αT
在規定溫度下, NTC 熱敏電(diàn)阻零動功率電(diàn)阻值的相對變化與引起該變化的溫度變化值之比值。

αT :溫度 T ( K )時的零功率電(diàn)阻溫度系數。
RT :溫度 T ( K )時的零功率電(diàn)阻值。
T :溫度( T )。
B :材料常數。
耗散系數(δ
在規定環境溫度下, NTC 熱敏電(diàn)阻耗散系數是電(diàn)阻中(zhōng)耗散的功率變化與電(diàn)阻體(tǐ)相應的溫度變化之比值。

δ: NTC 熱敏電(diàn)阻耗散系數,( mW/ K )。
△ P : NTC 熱敏電(diàn)阻消耗的功率( mW )。
△ T : NTC 熱敏電(diàn)阻消耗功率△ P 時,電(diàn)阻體(tǐ)相應的溫度變化( K )。
熱時間常數(τ)
在零功率條件下,當溫度突變時,熱敏電(diàn)阻的溫度變化了始未兩個溫度差的 63.2% 時所需的時間,熱時間常數與 NTC 熱敏電(diàn)阻的熱容量成正比,與其耗散系數成反比。

τ:熱時間常數( S )。
C: NTC 熱敏電(diàn)阻的熱容量。
δ: NTC 熱敏電(diàn)阻的耗散系數。
額定功率Pn
在規定的技(jì )術條件下,熱敏電(diàn)阻器長(cháng)期連續工(gōng)作(zuò)所允許消耗的功率。在此功率下,電(diàn)阻體(tǐ)自身溫度不超過其最高工(gōng)作(zuò)溫度。
最高工(gōng)作(zuò)溫度Tmax
在規定的技(jì )術條件下,熱敏電(diàn)阻器能(néng)長(cháng)期連續工(gōng)作(zuò)所允許的最高溫度。即:

T0-環境溫度。
測量功率Pm
熱敏電(diàn)阻在規定的環境溫度下, 阻體(tǐ)受測量電(diàn)流加熱引起的阻值變化相對于總的測量誤差來說可(kě)以忽略不計時所消耗的功率。
一般要求阻值變化大于0.1%,則這時的測量功率Pm為(wèi):

電(diàn)阻溫度特性
NTC熱敏電(diàn)阻的溫度特性可(kě)用(yòng)下式近似表示:
式中(zhōng):
RT:溫度T時零功率電(diàn)阻值。
A:與熱敏電(diàn)阻器材料物(wù)理(lǐ)特性及幾何尺寸有(yǒu)關的系數。
B:B值。
T:溫度(k)。
更精(jīng)确的表達式為(wèi):

式中(zhōng):RT:熱敏電(diàn)阻器在溫度T時的零功率電(diàn)阻值。
T:為(wèi)絕對溫度值,K;
A、B、C、D:為(wèi)特定的常數。
NTC負溫度系數熱敏電(diàn)阻的基本特性電(diàn)阻-溫度特性
熱敏電(diàn)阻的電(diàn)阻-溫度特性可(kě)近似地用(yòng)式1表示。
(式1) R=Ro exp {B(I/T-I/To)}
R
: 溫度T(K)時的電(diàn)阻值
Ro
: 溫度T0(K)時的電(diàn)阻值
B
: B 值
*T(K)= t(ºC)+273.15

但實際上,熱敏電(diàn)阻的B值并非是恒定的,其變化大小(xiǎo)因材料構成而異,最大甚至可(kě)達5K/°C。因此在較大的溫度範圍内應用(yòng)式1時,将與實測值之間存在一定誤差。
此處,若将式1中(zhōng)的B值用(yòng)式2所示的作(zuò)為(wèi)溫度的函數計算時,則可(kě)降低與實測值之間的誤差,可(kě)認為(wèi)近似相等。
(式2) BT=CT2+DT+E
上式中(zhōng),C、D、E為(wèi)常數。
另外,因生産(chǎn)條件不同造成的B值的波動會引起常數E發生變化,但常數C、D 不變。因此,在探讨B值的波動量時,隻需考慮常數E即可(kě)。

常數C、D、E的計算
常數C、D、E可(kě)由4點的(溫度、電(diàn)阻值)數據 (T0, R0). (T1, R1). (T2, R2) and (T3, R3),通過式3~6計算。
首先由式樣3根據T0和T1,T2,T3的電(diàn)阻值求出B1,B2,B3,然後代入以下各式樣。


電(diàn)阻值計算例
試根據電(diàn)阻-溫度特性表,求25°C時的電(diàn)阻值為(wèi)5(kΩ),B值偏差為(wèi)50(K)的熱敏電(diàn)阻在10°C~30°C的電(diàn)阻值。
步 驟
(1) 根據電(diàn)阻-溫度特性表,求常數C、D、E。
To=25+273.15 T1=10+273.15 T2=20+273.15 T3=30+273.15
(2) 代入BT=CT2+DT+E+50,求BT
(3) 将數值代入R=5exp {(BTI/T-I/298.15)},求R。
*T : 10+273.15~30+273.15

散熱系數 (JIS-C2570)

散熱系數(δ)是指在熱平衡狀态下,熱敏電(diàn)阻元件通過自身發熱使其溫度上升1°C時所需的功率。

産(chǎn)品目錄記載值為(wèi)下列測定條件下的典型值。
(1)
25°C靜止空氣中(zhōng)。
(2)
軸向引腳、經向引腳型在出廠狀态下測定。

額定功率(JIS-C2570)

在額定環境溫度下,可(kě)連續負載運行的功率最大值。
産(chǎn)品目錄記載值是以25°C為(wèi)額定環境溫度、由下式計算出的值。
(式) 額定功率=散熱系數×(最高使用(yòng)溫度-25)

最大運行功率

最大運行功率=t×散熱系數 … (3.3)
這是使用(yòng)熱敏電(diàn)阻進行溫度檢測或溫度補償時,自身發熱産(chǎn)生的溫度上升容許值所對應功率。(JIS中(zhōng)未定義。)容許溫度上升t°C時,最大運行功率可(kě)由下式計算。
适應環境溫度變化的熱響應時間常數(JIS-C2570)
指在零負載狀态下,當熱敏電(diàn)阻的環境溫度發生急劇變化時,熱敏電(diàn)阻元件産(chǎn)生最初溫度與最終溫度兩者溫度差的63.2%的溫度變化所需的時間。
熱敏電(diàn)阻的環境溫度從T1變為(wèi)T2時,經過時間t與熱敏電(diàn)阻的溫度T之間存在以下關系。
T=
(T1-T2)exp(-t/τ)+T2......(3.1)
(T2-T1){1-exp(-t/τ)}+T1.....(3.2)
常數τ稱熱響應時間常數。
上式中(zhōng),若令t=τ時,則(T-T1)/(T2-T1)=0.632。
換言之,如上面的定義所述,熱敏電(diàn)阻産(chǎn)生初始溫度差63.2%的溫度變化所需的時間即為(wèi)熱響應時間常數。

産(chǎn)品目錄記錄值為(wèi)下列測定條件下的典型值。
(1)
靜止空氣中(zhōng)環境溫度從50°C至25°C變化時,熱敏電(diàn)阻的溫度變化至34.2°C所需時間。
(2)
軸向引腳、徑向引腳型在出廠狀态下測定。
另外應注意,散熱系數、熱響應時間常數随環境溫度B 值相同, 阻值不同的 R-T 特性曲線(xiàn)示意圖 相同阻值,不同B值的NTC熱敏電(diàn)阻R-T特性曲線(xiàn)示意圖
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