04NTC知识讲解

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了04NTC知识讲解。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

前言

一、电阻-温度特性

二、参数说明

1、R25

2、B值

3、ɑ值

4、散热系数

5、最大功率

6、热响应时间常数

7、NTC的阻值公差及相应的温度公差

三、R-T表

四、应用

五、注意事项

六、分类

1、厚膜贴片型

2、叠层贴片型

3、实心陶瓷贴片型

七、比较


前言

        NTC的选型有两个比较重要的参数,一个是25摄氏度的阻值,另一个是B常数(25/50℃),如果两个NTC的这两项参数一样,它们的NTC阻值和温度的曲线也差不多相似,可以进行替代。

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一、电阻-温度特性

        NTC热敏电阻的电阻-温度特性曲线如下图:

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二、参数说明

        通常我们用以下几个参数来定义该曲线:

1、R25

        25℃时NTC本体的电阻值

2、B值

        B值指NTC温度传感器器的材料常数(热敏指数),可以通过测量NTC温度传感器在25℃和50℃(或85℃)时的电阻值后计算得出。

        不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。

        B值是NTC负温度系数热敏电阻的材料常数。

        NTC热敏电阻即负温度系数热敏电阻,是一类电阻值随温度增大而减小的一种传感器电阻。广泛用于各种电子元件中,如温度传感器、可复式保险丝及自动调节的加热器等。

        B值单位是开尔文温度(K)。半导体陶瓷经过高温烧结后通过一系列的加工工序形成具有一定电阻率的NTC热敏芯片,每种配方和烧结温度下只有一个B值。NTC热敏电阻的B值与产品电阻温度系数正相关,也就是说B值越大,其电阻温度系数也就越大。

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         B值计算公式:

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        其中:

        T1是开尔文的第一个温度点

        T2是开尔文的第二个温度点

        R1是温度T1的热敏电阻,单位为欧姆

        R2是温度为T2的热敏电阻,单位为欧姆

        热敏电阻B值计算示例

        在10kΩ的NTC热敏电阻具有3455的温度范围内25之间至100的B值直径:在25℃下计算其电阻值,并取出在100℃时的阻值。

        数据给出:B=3455,R1=10kΩ的在25℃。为了将温度标度从摄氏度转换为℃到开尔文度,加上数学常数273.15

        R1的值已经作为其10kΩ基极电阻给出,因此R2在100℃时的值计算如下:

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         给出以下两点特征图:

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        请注意,在这个简单的例子中,只发现了两个点,但通常热敏电阻随温度的变化指数地改变它们的电阻,因此它们的特性曲线是非线性的,因此计算的温度点越多,曲线就越准确。

3、ɑ值

        所谓电阻温度系数(α),是指在任意温度下温度变化1°C时的零负载电阻变化率。电阻温度系数(α)与B值的关系,可用下式表示:

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        这里α前的负号(-),表示当温度上升时零负载电阻降低。

        以上三个参数是我们在选择NTC时应该初步了解的参数,下面我们对其他参数也做一些介绍。

4、散热系数

        散热系数(δ)是指在热平衡状态下,热敏电阻元件通过自身发热使其温度上升1°C时所需的功率。

        在热平衡状态下,热敏电阻的温度T1、环境温度T2及消耗功率P之间关系如下式所示。

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5、最大功率

        在额定环境温度下,可连续负载运行的功率最大值, 也称“额定功率”。

        通常是以25°C为额定环境温度、由下式计算出的值:

        额定功率=散热系数×(最高使用温度-25°C)

6、热响应时间常数

        指在零负载状态下,当热敏电阻的环境温度发生急剧变化时,热敏电阻元件产生最初温度与最终温度两者温度差的63.2%的温度变化所需的时间。热敏电阻的环境温度从T1变为T2时,经过时间t与热敏电阻的温度T之间存在以下关系。

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         常数τ称为热响应时间常数。

        上式中,若令t=τ时,则(T-T1)/(T2-T1)=0.632。

        换言之,如上面的定义所述,热敏电阻产生初始温度差63.2%的温度变化所需的时间即为热响应时间常数。

        经过时间与热敏电阻温度变化率的关系如下表所示。

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        通常为下列测定条件下的典型值。 静止空气中环境温度从25°C至85°C变化时,热敏电阻的温度变化至62.9°C所需时间。另外应注意,散热系数、热响应时间常数随环境温度、组装条件而变化。

7、NTC的阻值公差及相应的温度公差

        NTC的阻值公差在不同温度下是不一样的,如下面的计算公式,不同温度下阻值公差受常温下阻值R25公差和B值公差影响。阻值的变化如下面的曲线所示:

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        当NTC用来做温度检测时,通常我们需要了解NTC可以支持的温度公差,这样我们就需要进行转换,用阻值公差除以ɑ温度系数,公式如下:

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三、R-T表

        NTC的R-T表是电子工程师在设计电路时必须要得到的信息,表格是通过公式计算出来的, 所以温度间隔可以自由设定,鉴于NTC检测温度的精度,通常温度间隔设为1°C。例如下表:

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四、应用

        在深入了解了NTC的基本参数后,我们再来简单看看如何在电路中使用NTC。

        当NTC用来做温度检测,监控或者补偿时,通常需要串联一个电阻,阻值的选择可根据需要重点检测的温度区域和流过的电流大小来决定,一般情况下会串联一个和NTC常温电阻值一样的电阻,并且保证流过的电流要足够小以免产生自热,影响检测精度。检测到的信号是NTC电阻上的分压,如果希望得到分压与温度的曲线更加线性,可以采用下面的电路。

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         通过调整Rs和Rp 就可以获得更加线性的曲线,如下图:

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五、注意事项

        1.一定要加合适的串联电阻,不然NTC使用的时候会发生热崩溃,因为电流流过NTC会发热,如果热量不能及时耗散掉,NTC的温度会升高,然后阻值下降,这时电流会显著增加,NTC会变得更热,这样循环最终可能导致NTC被烧毁,甚至起火。

        2.NTC的端部电极通常由Ag组成,在使用不当时会发生银迁移,导致NTC短路。使用中要避免NTC接触到水。

        3.焊接时的高温会造成NTC不可逆的阻值漂移,一些情况下可能会造成5%的漂移,所以尽量避免高温焊接。

        4.NTC SMD是由陶瓷构成,安装时可能会造成断裂,如下图:

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六、分类

        贴片NTC是目前市场上最常用的NTC封装方式,由于生产工艺不同,其主流产品的结构主要分为以下三种。

1、厚膜贴片型

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        用厚膜工艺+烧结而成,制造商主要是Tateyama,KOA等。

2、叠层贴片型

        先制备陶瓷薄片,然后叠加在一起,工艺与MLCC类似,带有内部电极,主要制造商有Murata, TDK等。

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3、实心陶瓷贴片型

        结构如下:

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        工艺十分古老,陶瓷烧结成砖型,然后做精密的机械切割,最后做电极,主要制造商有EPCOS,Vishay等。

七、比较

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        厚膜工艺的贴片NTC是较新的工艺技术,但它在反应速度,长期的稳定性,可靠性方面的表现都优于其他结构的产品,另外在价格上也十分具有优势,未来的应用中可能会成为主流的应用方案。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-530413.html

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