NTC термистор характеристики

А Вы знаете, что такое NTC термистор и какие у него характеристики?

NTC термистор

ntc термистор характеристики

Что такое термисторы NTC?

Термистор, встроенный в зонд из нержавеющей стали, представляет собой «отрицательный температурный коэффициент». Термисторы NTC — это резисторы с отрицательным температурным коэффициентом, что означает, что сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они в основном используются как резистивные температурные датчики и токоограничивающие устройства. Коэффициент температурной чувствительности примерно в пять раз больше, чем у кремниевых температурных датчиков (силисторы) и примерно в десять раз больше, чем у датчиков температуры сопротивления (RTD). Датчики NTC обычно используются в диапазоне от -55 ° C до 200 ° C.

NTC термистор

Нелинейность связи между сопротивлением и температурой, проявляемая резисторами NTC, представляла собой большую проблему при использовании аналоговых схем для точного измерения температуры, но быстрое развитие цифровых схем позволило решить эту задачу, позволяющую вычислять точные значения путем интерполяции таблиц поиска или путем решения уравнений которые приближаются к типичной кривой NTC.

Определение термистора NTC

Термистор NTC представляет собой термочувствительный резистор, сопротивление которого демонстрирует большое, точное и прогнозируемое снижение по мере того, как температура ядра резистора увеличивается в диапазоне рабочих температур.

Характеристики термисторов NTC

В отличие от RTD (температурные детекторы сопротивления), изготовленные из металлов, термисторы NTC обычно изготавливаются из керамики или полимеров. Различные используемые материалы приводят к различным температурным откликам, а также к другим характеристикам.

Реакция температуры

Хотя большинство термисторов NTC обычно подходят для использования в температурном диапазоне от -55 ° C до 200 ° C, где они дают наиболее точные показания, существуют специальные семейства термисторов NTC, которые могут использоваться при температурах, приближающихся к абсолютному нулю (-273,15 ° C), а также те, которые специально предназначены для использования выше 150 ° C.

Температурная чувствительность датчика NTC выражается как «процентное изменение на градус C». В зависимости от используемых материалов и особенностей производственного процесса типичные значения чувствительности к температуре колеблются от -3% до -6% на ° С.

Характеристическая кривая NTC термистора

Характеристическая кривая NTC

Как видно из рисунка, термисторы NTC имеют гораздо более крутой наклон сопротивления-температуры по сравнению с RTD платинового сплава, что приводит к лучшей температурной чувствительности. Тем не менее, RTD остаются наиболее точными датчиками, точность которых составляет ± 0,5% от измеренной температуры, и они полезны в температурном диапазоне от -200 ° C до 800 ° C, что намного шире, чем у датчиков температуры NTC.

Сравнение с другими датчиками температуры

По сравнению с RTD, NTC имеют меньший размер, более быстрый отклик, большую устойчивость к ударам и вибрации и имеют более низкую себестоимость. Они немного менее точны, чем RTD. По сравнению с термопарами точность, полученная от обоих, аналогична; однако термопары выдерживают очень высокие температуры (порядка 600 ° C) и используются вместо термисторов NTC, где их иногда называют пирометрами. Тем не менее, термисторы NTC обеспечивают большую чувствительность, стабильность и точность, чем термопары при более низких температурах, и используются с меньшими затратами электроэнергии и, следовательно, имеют более низкие общие затраты. Стоимость дополнительно снижается из-за отсутствия необходимости в схемах формирования сигнала (усилители, переводчики уровня и т. д.), Которые часто необходимы при работе с RTD и всегда необходимы для термопар.

Эффект самонагрева

Эффект самонагрева — это явление, которое происходит, когда ток протекает через термистор NTC. Поскольку термистор в основном является резистором, он рассеивает энергию в виде тепла, когда через него протекает ток. Это тепло генерируется в сердечнике термистора и влияет на точность измерений. Степень, в которой это происходит, зависит от количества протекающего тока, окружающей среды (будь то жидкость или газ, есть ли какой-либо поток над датчиком NTC и т. д.), Температурный коэффициент термистора, общее количество термистора области и т. д. Тот факт, что сопротивление датчика NTC и, следовательно, ток протекания через него, зависит от окружающей среды и часто используется в резервуарах для хранения жидкости.

Теплоемкость

Теплоемкость представляет собой количество тепла, необходимое для повышения температуры термистора на 1 ° C и обычно выражается в мДж / ° C. Знание точной теплоемкости имеет большое значение при использовании датчика термистора NTC в качестве ограничителя пускового тока, поскольку он определяет скорость отклика датчика температуры NTC.

Выбор и расчет кривой

Тщательный процесс отбора должен учитывать константу рассеяния термистора, постоянную времени термической обработки, значение сопротивления, кривую сопротивления-сопротивления и допуски, чтобы учесть в наиболее важных факторах.
Поскольку зависимость между сопротивлением и температурой (кривая R-T) сильно нелинейна, в практических схемах системы должны использоваться определенные приближения.

Приближение первого порядка

Одним приближением и простейшим в использовании является приближение первого порядка, в котором говорится, что:

формула приближения первого порядка: dR = k * dT

Где k — отрицательный температурный коэффициент, ΔT — разность температур, ΔR — изменение сопротивления, возникающее в результате изменения температуры. Это приближение первого порядка справедливо только для очень узкого температурного диапазона и может быть использовано только для таких температур, где k почти постоянна во всем диапазоне температур.

Бета-формула

Другое уравнение дает удовлетворительные результаты с точностью ± 1 ° C в диапазоне от 0 ° C до + 100 ° C. Он зависит от единственной константы материала β, которая может быть получена путем измерений. Уравнение можно записать в виде:

Бета-уравнение: R (T) = R (T0) * exp (бета * (1 / T-1 / T0))

Где R (T) — сопротивление при температуре T в Кельвине, R (T0) является точкой отсчета при температуре T0. Бета-формула требует двухточечной калибровки и обычно не более чем ± 5 ° C по всему полезному диапазону термистора NTC.

Уравнение Штейнхарта-Харта

Наилучшим приближением, известным на сегодняшний день, является формула Штейнхарта-Харта, опубликованная в 1968 году:

Уравнение Штейнхарта для точного приближения: 1 / T = A + B * (ln (R)) + C * (ln (R)) ^ 3

Где ln R — естественный логарифм сопротивления при температуре T в Кельвине, а A, B и C — коэффициенты, полученные из экспериментальных измерений. Эти коэффициенты обычно публикуются поставщиками термисторов в составе таблицы данных. Формула Штейнхарта-Харта, как правило, составляет около ± 0,15 ° С в диапазоне от -50 ° С до + 150 ° С, что является большим для большинства применений. Если требуется высокая точность, диапазон температур должен быть уменьшен, а точность лучше, чем ± 0,01 ° C в диапазоне от 0 ° C до + 100 ° C.

Выбор правильного приближения

Выбор формулы, используемой для получения температуры из измерения сопротивления, должен основываться на доступной вычислительной мощности, а также на фактических требованиях допуска. В некоторых приложениях приближение первого порядка более чем достаточно, в то время как в других случаях даже уравнение Штейнхарта-Харта удовлетворяет требованиям, а термистор должен быть откалиброван по пунктам, делая большое количество измерений и создавая таблицу поиска.

Конструкция и свойства термисторов NTC

Материалами, обычно используемыми при изготовлении NTC-резисторов, являются платина, никель, кобальт, железо и оксиды кремния, используемые в виде чистых элементов или керамики и полимеров. Термисторы NTC можно разделить на три группы, в зависимости от используемого производственного процесса.

Терморезисторы

Форма бисера или шарика. Эти термисторы NTC изготовлены из свинцовых проводов из платинового сплава, непосредственно спеченных в керамический корпус. Они обычно обеспечивают быстрое время отклика, лучшую стабильность и позволяют работать при более высоких температурах, чем дисковые и чип-датчики NTC, однако они более хрупкие. Обычно они запечатывают их в стекле, чтобы защитить их от механических повреждений во время сборки и улучшить их стабильность измерений. Типичные размеры колеблются от 0,075 до 5 мм в диаметре.

Терморезисторы

Диск и чип-термисторы

Термистор в виде диска. Терморезисторы NTC имеют металлизированные поверхностные контакты. Они больше и, как результат, имеют более медленное время реакции, чем резисторы NTC типа шариков. Однако из-за их размера они имеют более высокую константу диссипации (мощность, необходимая для повышения их температуры на 1 ° C), и поскольку мощность, рассеиваемая термистором, пропорциональна квадрату тока, они могут обрабатывать более высокие токи намного лучше, чем шариковый тип термисторов. Термисторы с типом диска производятся путем прессования смеси оксидных порошков в круглую матрицу, которые затем спекаются при высоких температурах. Чипы обычно изготавливают методом литья под давлением, где суспензию материала распределяют в виде толстой пленки, сушат и разрезают в форму. Типичные размеры колеблются от 0,25 до 25 мм в диаметре.

Терморезисторы NTC с инкапсулированным покрытием

Стекловолокно с термистором NTC

Это датчики температуры NTC, запечатанные в воздухонепроницаемом стеклянном пузыре. Они предназначены для использования при температурах выше 150 ° C или для монтажа на печатной плате, где требуется прочность. Инкапсуляция термистора в стекле повышает стабильность датчика, а также защиту датчика от окружающей среды. Они изготавливаются герметично уплотняющими резисторами типа NTC в стеклянный контейнер. Типичные размеры колеблются от 0,4 до 10 мм в диаметре.

Терморезисторы NTC с инкапсулированным покрытием

Типичные области применения

Термисторы NTC используются в широком спектре применений. Они используются для измерения температуры, температуры управления и температурной компенсации. Они также могут использоваться для обнаружения отсутствия или наличия жидкости, в качестве устройств ограничения тока в цепях питания, мониторинга температуры в автомобильных агрегатах и многих других. Датчики NTC можно разделить на три группы, в зависимости от электрической характеристики, используемой в агрегатах и устройствах.

Типичные области применения

Характеристика сопротивления-температуры

Приложения, основанные на характеристике сопротивления-времени, включают измерение температуры, контроль и компенсацию. К ним также относятся ситуации, в которых используется термистор NTC, так что температура датчика температуры NTC связана с некоторыми другими физическими явлениями. Эта группа агрегатов требует, чтобы термистор работал в условиях нулевой мощности, что означает, что ток проходящий через него поддерживается как можно на более низком уровне, чтобы избежать нагрева зонда.

Текущая временная характеристика

Устройствами, основанными на характеристике текущего времени, являются: временная задержка, ограничение пускового тока, подавление перенапряжений и многое другое. Эти характеристики связаны с теплоемкостью и постоянной диссипации используемого термистора NTC. Схема обычно полагается на термистор NTC, нагреваясь из-за проходящего через него тока. В какой-то момент это вызовет какое-то изменение в схеме, в зависимости от устройства, в котором оно используется.

Характеристика напряжения

Устройства, основанные на характеристике напряжения и тока термистора, обычно включают изменения условий окружающей среды или изменения схемы, которые приводят к изменениям рабочей точки на заданной кривой в цепи. В зависимости от применения это может использоваться для ограничения тока, температурной компенсации или измерения температуры.

NTS термисторный символ

Следующий символ используется для термистора с отрицательным температурным коэффициентом в соответствии со стандартом IEC.

NTS термисторный символ

 

Про терморезисторы (NTC 10D-9 Thermal Resistor)

Я частенько обращал внимание на «хлопки» в выключателях при включении лампочек (особенно светодиодных). Если в роли драйвера у них конденсаторы, то «хлопки» бывают просто пугающие. Эти терморезисторы помогли решить проблему.
Всем ещё со школы известно, что в нашей сети течёт переменный ток. А переменный ток — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению (изменяется по синусоидальному закону). Именно поэтому «хлопки» происходят на каждый раз. Зависит от того, в какой момент вы попали. В момент перехода через ноль хлопка не будет вовсе. Но я так включать не умею:)
Чтобы сгладить пусковой ток, но при этом не оказывать влияние на работу схемы, заказал NTC-термисторы. У них есть очень хорошее свойство, с увеличением температуры их сопротивление уменьшается. То есть в начальный момент они ведут себя как обычное сопротивление, уменьшая своё значение с прогревом.

Терморези́стор (термистор) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от его температуры.
По типу зависимости сопротивления от температуры различают терморезисторы с отрицательным (NTC-термисторы, от слов «Negative Temperature Coefficient») и положительным (PTC-термисторы, от слов «Positive Temperature Coefficient» или позисторы.)

В мою задачу входило увеличение срока службы лампочек (не только светодиодных), но и защита от порчи (обгорания) выключателей.
Не так давно делал обзор про многооборотное сопротивление. Когда его заказывал, обратил внимание на товар продавца. Там и увидел эти сопротивления. Сразу всё у прода и заказал.

Заказал в конце мая. Посылка дошла за 5 недель. С таким треком добиралась.
track24.ru/?code=MS04416957XSG

Сразу так и не скажешь, что тут 50 штук.

Пересчитал, ровно пятьдесят.
Когда подбирал терморезисторы под свои задачи, у одного продавца выудил вот такую табличку. Думаю, многим она пригодится. 10D-9 расшифровывается просто: сопротивление (при н.у.) 10 Ом, диаметр 9мм.

Ну а я составил свою таблицу на основе тех экспериментов, что провёл. Всё просто. С установки П321, при помощи которой калибрую мультиметры, подавал калиброванный ток.
Падение напряжения на терморезисторе снимал обычным мультиметром.
Есть особенности:
1. При токе 1,8А появляется запах лакокрасочного покрытия терморезистора.
2. Терморезистор спокойно выдерживает и 3А.
3. Напряжение устанавливается не сразу, а плавно приближается к табличному значению по мере прогрева или остывания.
4. Сопротивление терморезисторов при температуре 24˚С в пределах 10-11 Ом.

Красным я выделил тот диапазон, который наиболее применим в моей квартире.
Табличку перенёс на график.

Самая эффективная работа – на крутом спуске.
Изначально предполагал каждый терморезистор вживлять в лампочку. Но поле тестирования полученного товара и снятия характеристик понял, что для них (термисторов) нужна более серьёзная нагрузка. Именно поэтому решил вживить в выключатели, чтобы работали на несколько лампочек сразу. Выводы у резисторов тонковаты, пришлось выходить из ситуации вот таким способом.

Специальной обжимки у меня нет, поэтому работал пассатижами.

Для одинарного выключателя приготовил одинарный клеммник.

Для сдвоенного приготовил другой комплект. С клеммником будет удобнее монтировать.

Основное всё сделано. Встало без проблем.

Работают уже полгода. После установки на место страшных «хлопков» я больше не слышал.
Прошло достаточно времени, чтобы сделать вывод – годятся. И годятся не только для светодиодных лампочек.
А вот такой термистор я нашёл непосредственно в схеме светодиодного драйвера (ITead Sonoff LED- WiFi Dimming LED)
Больших сопротивлений китайцы не ставят, чтобы не мешать правильной работе схемы.

Что ещё хотел сказать в конце. Номинал сопротивления каждый должен подобрать сам в соответствии с решаемыми задачами. Технически грамотному человеку это вовсе не сложно. Когда я заказывал терморезисторы, инфы про них совсем не было. У вас она теперь есть. Смотрите на график зависимости и заказывайте то, что считаете более подходящим под ваши задачи.

На этом ВСЁ!
Удачи!

NTC термисторы Epcos | «ЛЭПКОС», ИЦ «Северо-Западная Лаборатория»

Возможность определять и контролировать изменение температуры с заданной точностью является одной из важных и актуальных задач, стоящих перед разработчиками как простых бытовых приборов, так и сложного промышленного оборудования. На современном рынке электронных компонентов компания Epcos занимает одну из ведущих позиций по разработке и выпуску сенсорных систем контроля различных технологических параметров.  Принцип действия таких компонентов, изготавливаемых на основе оксидов цинка, марганца, никеля, железа, основан на уменьшении электрического сопротивления при увеличении температуры.  В частности, при выборе средств измерения и компенсации температуры особый интерес представляют NTC термисторы Epcos с отрицательным коэффициентом сопротивления (Negative Temperature Coefficient). Для линеаризации температурной характеристики и проведения расчетов NTC термисторы могут быть использованы совместно с микроконтроллерами.

Благодаря высокой чувствительности, механической прочности корпуса и надежности NTC термисторы широко применяются для:

• Электронной компенсации в цепях
• Ограничения пускового тока (моторы, трансформаторы, флюоресцентные лампы)
• Обеспечения плавного запуска электродвигателей, работающих при постоянных токах до 20А
• Измерения температуры (бытовая, автомобильная, промышленная электроника).
• Измерения и компенсации температуры в мобильных телефонах, HDD, LCD диспелях и других устройствах

 Преимущества NTC термисторов Epcos:

• Широкий диапазон рабочих температур
• Точность. Термисторы Epcos могут быть использованы для фиксирования показаний температуры с погрешностью измерений ±1°С
• Возможность удаленного мониторинга
• Высокая чувствительность

Основными параметрами, которые необходимо учитывать при выборе NTC термисторов, являются:

R_T — NTC сопротивление при заданной температуре, Ом;

R_R — NTC сопротивление при номинальной температуре Т, Ом;

ΔR_Т/R_R  — допуск по сопротивлению

B — постоянный коэффициент, зависящий от материала  термистора. Рассчитывается на основе значений сопротивления  при заданных значениях температуры 

T — температура, К

T_R — номинальная температура, К

α — температурный коэффициент сопротивления, %

I — максимально допустимый ток, А

W — максимально допустимая мощность, Вт

δ_th — коэффициент рассеяния, мВт/К;

С_th — теплоемкость термистора, мДж/К;

τ_c — постоянная тепловая времени охлаждения, с

Компанией Epcos представлен широкий ассортимент NTC-термисторов с различными геометрическими параметрами, исполнением выводов и значением сопротивления (от 1 до 80 Ом), что позволяет осуществлять выбор сенсора для различных применений.

Термисторы в герметичном стеклянном корпусе

Термисторы Epcos в герметичном стеклянном корпусе характеризуются компактными размерами, высокой надежностью, широким диапазоном значений сопротивления от 2 кОм до 1,4 МОм и в основном применяются в приборах бытового и промышленного назначения, а также в автомобильной электронике. В частности, благодаря минимальному времени срабатывания и широкому интервалу рабочих температур  (-50 до +150°С) такие компоненты могут быть использованы для мониторинга и измерения температуры масла, охлаждающей жидкости и выхлопных газов.

Высокая точность и малое время отклика термисторов в стеклянном корпусе позволяют широко использовать их также и в медицине. Компания Epcos разработала специальную серию сенсоров NTC ( B57542,  B57552,  B57562), используемых в медицинских термометрах, предназначенных  для работы в интервале температур от +25 до +45°С.

Подробнее

Тип	R25, кОм	Tсреды, °С	Изображение	Pmax, мВт	τc, с	Подробнее
Серии G 540 — 560, G1540-1560 без изоляции
B57540 (G540; G1540)	5-100	-55/250		18	3
B57550 (G550; G1550)	2-100	-55/300		32	7
B57560 (G560; G1560)	2-100	-55/300		50	15
Серии G 541 — 561, G1541-1561 c изоляцией
B57541 (G541; G1541)	5-100	-55/250		18	4
B57551 (G551; G1551)	2-100	-55/260		32	9
B57561 (G561; G1561)	2-100	-55/260		50	18

Выводные NTC Термисторы 

Выводные термисторы Epcos представляют собой широкую линейку NTC сенсоров с разными техническими характеристиками и межвыводным расстоянием, что позволяет использовать их для измерения и контроля температуры в бытовых приборах, системах нагрева и кондиционирования, датчиках, установленных в помещениях, промышленной электронике и др.

Подробнее

Тип	R25, кОм	Tсреды, °С	Изображение	Pmax, мВт	τc, с	Подробнее
Термисторы с межвыводным расстоянием 2,5 мм
B57891M (M891)	1-470	-40/125		200	12
B57871S (S871)	2.1-30	-55/155		60	7.5
B57881S (S881)	2.1-30	-55/155		100	10
B57891S (S891)	2.2-100	—55/155		200	15
B57964S (S964)	2-5	—55/155		60	16
B57971S (S971)	2-30	-55/155		60	8.8
B57981S (S981)	2.1-30	-55/155		100	11.5
Термисторы с межвыводным расстоянием 5 мм
B57164K (K164)	0.015-470	-55/125		450	20
B57875S (S875)	2.1-30	-55/155		60	7.5
B57885S (S885)	2.1-30	-55/155		100	10
Миниатюрные термисторы со сгибающимися контактами
B57861S (S861)	2-50	-55/155		60	15/12
B57863S (S863)	3-30	-55/155		60	15
B57864S (S864)	2-5	-55/155		60	21
B57867S (S867)	2-50	-55/155		60	12
B57869S (S869)	3-30	-55/155		60	12

Безвыводные NTC Термисторы 

Серия безвыводных термисторов представляет собой сенсоры с фронтальной контактной покрытой серебром поверхностью. Такие компоненты были разработаны компанией Epcos для измерения и регулирования температуры в системах водяного и масляного охлаждения, используемых в автомобилях.

Подробнее

Тип	R25, кОм	Tсреды, °С	Изображение	Pmax, мВт	τc, с	Подробнее
B57220K (K220)	2056.9	-55/250		180	12
B57350K (K350)	990.2	-55/250		180	18
B57150K1 (K1150)	2394	-55/150		180	30
B57820M (M820)	560.2-1014	-55/150		180	30

Токоограничивающие NTC Термисторы 

Термисторы с отрицательным коэффициентом сопротивления характеризуются высокой надежностью, поэтому могут быть использованы не только для компенсации и измерения температуры, но и для ограничения пускового тока. Применение NTC компонентов в приборах промышленного назначения позволяет предотвратить обрыв предохранителей и расплавление других элементов, обеспечивая защиту нагрузки и снижая вероятность выхода оборудования из строя.

Подробнее

Тип	R25, Ом	Tсреды, °С	Изображение	Pmax, Вт	τc, с	Подробнее
B57153S (S153)	4.7-33	-55/170		1.4	30
B57235S (S235)	4.7-10	-55/170		1.8	60
B57236S (S236)	2.2-120	-55/170		2.1	70
B57237S (S237)	1.0-60	-55/170		3.1	90
B57238S (S238)	2.5-16	-55/170		3.9	80
B57364S (S364)	1.0-10	-55/170		5.1	100
B57464S (S464)	1.0-10	-55/170		6.7	130

SMD NTC Термисторы 

В настоящее время одной из главных задач, стоящих перед разработчиками светодиодов и систем на их основе, является увеличение срока службы при малой себестоимости и высокой эффективности. При повышенных температурах возможны снижение надежности, деформация корпуса светодиода (LED) и выход его из строя. Для достижения требуемых рабочих характеристик LED систем необходимо осуществлять контроль температуры перехода, избегая превышения верхней границы рабочего диапазона. Разработанная компанией Epcos была разработана серия SMD термисторов, которые при включении в схему с LED в случае отклонения температуры от оптимального значения позволяют за счет снижения своего сопротивления менять величину тока и сбрасывать напряжение. Такие термисторы прежде всего характеризуются малыми размерами, высокими чувствительностью и производительностью при температурах до 150 °С и рабочим диапазоном сопротивления 10-470 кОм.

Подробнее

Тип	R25, кОм	Tсреды, °С	Изображение	Pmax, мВт	τc, с	Подробнее
B57232V5, B57251V5 SMD 0402 (1005)	4.7; 10	-40/150		150	3
B57221V2, B57230V2, B57261V25 SMD 0402 (1005)-стандарт	3.3-47	-50/125		150	3
B57332V5, B57342V5, B57351V5, B57352V5 SMD 0603 (1608)	10-100	-40/150		180	4
B57301V2, B57321V2, B57330V2, B57371V2, B57374V2 SMD 0603 (1608)-стандарт	1-470	-50/125		180	4
B57442V5, B57451V5, B57452V5 SMD 0805 (2012)	4,7-100	-40/150		210	10
B57442V5, B57451V5, B57452V5 SMD 0805 (2012)-стандарт	1-680	-50/125		300	10

NTC Термисторы в зондовом исполнении 

Сенсоры Epcos в зондовом исполнении представляют собой термисторы, герметизированные в металлический или пластиковый корпус, с изолированными выводами. Данные компоненты характеризуются простотой монтажа и являются универсальным средством измерения температуры в системах воздушного кондиционирования, морозильных камерах, рефрижераторах, трубопроводах, посудомоечных машинах, сушильных аппаратах, паровых котлах, а также в электрических моторах и трансформаторах.

Подробнее

Тип	R25, кОм	Tсреды, °С	Изображение	Pmax, мВт	τc, с	Подробнее
B57500M (M500)	10	-30/100		60	20
B57227K (K227)	32.762	-55/155		200	30
B57504K (K504)	10	-20/125		—	—
B57514K (K514)	48.538	-20/200		—	—
B57560K (K560)	49.12	-10/125		—	—
B57703M (M703)	5-30	-55/125		150	50
B57703M1 (M1703)	100	+10/200		50	20
B57045K (K45)	1-150	-55/125		450	75
B57276K (K276)	4.829; 11.981	10/100		500	—
B57301K (K301)	9.959	30/110		375	—
B57020M2 (M2020)	5	40/80		350	—
B58100 (T120)	10.11; 10.151	5/100		18	—
B58100 (F120)	10.151	5/100		18	—
B58100 (Z81)	11.991	5/100		60	—

---

Наличие компонента на складе

Узнать наличие и цену интересующего Вас электронного компонента и оформить заказ, Вы можете на нашем онлайн-складе.

 

 

Термисторы

Термисторы — это по сути термометры сопротивления, выполненные на основе смешанных оксидов переходных металлов. Два основные типа термисторов – NTC (с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления) и PTC ( с положительным коэффициентом). Наиболее распространенный тип – NTC. РТС термисторы используются только в очень узких диапазонах температур, в несколько градусов, в основном в системах сигнализации и контроля.

Конструкция и материалы

Большим преимуществом термисторов является разнообразие форм и миниатюрность. Основные конструктивные типы: бусинковые (0,1-1 мм), дисковые (2,5-18 мм), цилиндрические (3-40 мм), пленочное покрытие (толщина 0,2-1 мм). Выпускаются бусинковые термисторы диаметром до 0,07 мм с выводами толщиной 0,01 мм. Такие миниатюрные датчики позволяют измерять температуру внутри кровеносных сосудов или растительных клеток.

Большинство термисторов – керамические полупроводники, изготовленные из гранулированных оксидов и нитридов металлов путем формирования сложной многофазной структуры с последующим спеканием (синтерация) на воздухе при 1100-1300 °С. Сложные двойные и тройные структуры оксидов переходных металлов, такие как (AB)₃O₄, (ABC)₃O₄ лежат в основе термисторов. Распространенной формулой является (Ni_0.2Mn_0.8)₃O₄. Наиболее стабильными термисторами при температурах ниже 250 °С являются термисторы на основе смешанных оксидов мания и никеля или магния, никеля и кобальта, имеющие отрицательный ТКС. Удельная проводимость термистора r (25 °C) зависит от химического состава и степени окисления. Дополнительное управление проводимостью осуществляется добавлением очень малых концентраций таких металлов как Li и Na.

При изготовлении бусинковых термисторов бусинки наносятся на две параллельные платиновые проволоки при температуре 1100 °С, проволоки разрезаются на куски для получения необходимой конфигурации выводов. На бусинки наносится стеклянное покрытие, спекаемое при 300 °С, либо бусинки герметизируются внутри миниатюрных стеклянных трубок. Для получения металлических контактов в дисковых термисторах, на диск наносится металлическое покрытие Pt-Pd-Ag и выводные проводники соединяются с покрытием пайкой или прессованием.

Номинальное сопротивление термисторов значительно выше, чем у металлических термометров сопротивления, оно обычно составляет 1, 2, 5, 10, 15 и 30 кОм. Поэтому может применяться двухпроводная схема включения.

Зависимость сопротивления термистора от температуры

Сопротивление идеальных полупроводников (количество дырок и носителей заряда одинаково) в зависимости от температуры может быть представлено следующей формулой

R(T) = A exp(b/T)

где A, b – постоянные, зависящие от свойств материала и геометрических размеров.

Однако, сложная композиция и неидеальное распределение зарядов в термисторном полупроводнике не позволяет напрямую использовать теоретическую зависимость и требует эмпирического подхода. Для NTC термисторов используется аппроксимационная зависимость Стейнхарта и Харта

1/T = a+b(lnR)+c(lnR)³

где T – температура в К;
R – сопротивление в Ом;
a,b,c – константы термистора, определенные при градуировке в трех температурных точках, отстоящих друг от друга не менее, чем на 10 °С.

Типичный 10 кОм-ый термистор имеет коэффициенты в диапазоне 0-100 °С близкие к следующим значениям:

a = 1,03 10^-3
b = 2,93 10^-4
c = 1,57 10^-7

Дисковые термисторы могут быть взаимозаменяемыми, т.е. все датчики определенного типа будут иметь одну и ту же характеристику в пределах установленного производителем допуска. Лучший возможный допуск, как правило, ±0,05 °С в диапазоне от 0 до 70 °С. Бусинковые термисторы не взаимозаменяемы и требуют индивидуальной градуировки.

Градуировка термисторов может осуществляться в жидкостных термостатах. Необходимо герметизировать термисторы, погрузив их в стеклянные пробирки. Обычно для градуировки и вычисления констант проводится сличение термистора с образцовым платиновым термометром. В диапазоне от 0 до 100 °С сличение проводится в точках с интервалом 20 °С. Погрешность интерполяции обычно не превышает 1 –5 мК при использовании модифицированного уравнения Стейнхарта и Харта:

1/T = a+b(lnR)+c(lnR)² + d(lnR)³

Могут также использоваться реперные точки: тройная точка воды (0,01 °С), точка плавления галлия (29,7646 °С), точки фазовых переходов эвтектик и органических материалов.

Для градуировки нескольких термисторов они могут быть соединены последовательно, так чтобы через них проходил одинаковый ток. При градуировке и использовании термисторов важно учитывать эффект нагрева измерительным током. Для 10 кОм – ого термистора рекомендуется выбирать токи от 10 мкА (погрешность 0,1 мК), до 100 мкА (погрешность 10 мК).

Стабильность

Причины нестабильности термисторов следующие:
— напряжения, возникающие в материале при термоциклировании и образование микротрещин;
— структурные изменения в полупроводнике;
— внешнее загрязнение (водой и др. веществами) и в результате химические реакции в порах и на поверхности полупроводника;
— нарушение адгезии металлической пленки;
— миграция примесей из металлических контактов в материал термистора.

Для получения стабильного состояния термисторы подвергают старению (до 500-700 дней). Как правило, во время старения наблюдается рост сопротивления. При длительном использовании термисторов, они уходят за пределы допуска, в большинстве случаев, термисторный термометр показывает температуру несколько ниже, чем значение, определенное по номинальной характеристике.

Исследования показывают, что бусинковые термисторы могут проявлять очень высокую стабильность (дрейф до 3 мК за 100 дней при 60 °С). Дисковые термисторы менее стабильны (дрейф до 50 мК за 100 дней при 60 °С).

Термисторы представляют особый интерес для измерения низких температур благодаря своей относительной нечувствительности к магнитным полям. Некоторые типы термисторов могут применяться до температуры минус 100 °С.

Диапазон наилучшей стабильности термисторов – от 0 до 100 °С. Основными преимуществами термисторов являются вибропрочность, малый размер, малая инерционность и невысокая цена.

В 2014 г. Консультативный комитет по термометрии (ККТ) выпустил в электронном виде брошюру «Термисторная термометрия» , которая сейчас доступна по ссылке:

Thermistor Thermometry 

Прочитайте на нашем сайте также о других типах датчиков температуры:

Термометры сопротивления
Термопары
Радиационные термометры (пирометры)
Волоконно-оптические датчики температуры
Кварцевые датчики температуры
Интегральные датчики температуры (IC temperature sensors)

Термистор NTC 47D-15 для уменьшения пусковых токов в группах ламп накаливания. Расчеты и просчеты.

Обзор для тех, кому, как мне, приходится использовать лампы накаливания (ЛН)

ЛН нравятся мне ценой, простототой конструкции, температурной устойчивостью и высоким качеством света. Не нравятся только тарифы на электроэнергию. Теперь не все могут себе позволить в качестве основного источника света люстру с многими лампами накаливания. Это уже становится роскошью. Поэтому диодные лампы я тоже применяю. Но здесь есть свои нюансы.
Я прикинул, что в связи с последним подорожанием электроэнергии окупаемость диодных ламп наступает уже после 1500 часов их использования (мой расчет для киевских цен). Это в теории. Но вот на практике у меня как-то не получалось выжать хотя бы эту цифру и вопрос окупаемости остается вопросом. Поэтому, да и по тому, что диодную лампу еще не везде можно использовать, я продолжаю держать 2 люстры на ЛН. Кроме того, иногда приятно себя побаловать качественным праздничным освещением, устроить маленькое лето зимой.
Я подготовил свой обзор для тех, кто использует ЛН дома, или в картинной галерее или в фотостудии по 2-3 в группе и хочет продлить срок их службы.

Срок жизни ЛН в значительной степени определяется ударными перегрузками по току в момент их включения, когда сопротивление холодной спирали лампы значительно меньше сопротивления нагретой лампы.

Вот данные о сопротивлениях и токах бытовых ЛН в холодном и горячем состоянии при обычном включении:

40 Вт:
75-1200 Ом, пусковой ток 3 А, рабочий ток 0.19 А, перегрузка в 15.7 раз
60 Вт:
60-806 Ом, пусковой ток 3.8 А, рабочий ток 0.28 А, перегрузка в 13.6 раз
75 Вт:
51-750 Ом, пусковой ток 4.5 А, рабочий ток 0.3 А, перегрузка в 15 раз
100 Вт:
37-530 Ом, пусковой ток 6.2 А, рабочий ток 0.43 А, перегрузка в 14.4 раз
15-кратное превышение! Трудно найти в технике аналогичный пример издевательства над устройствами.

Обычно пусковые токи уменьшают приемами поэтапного подключения, либо специальными активно-пассивными схемами плавного включения. Наиболее простым и доступным методом подавления пусковых токов является использование NTC термисторов — электрических сопротивлений с отрицательной температурной зависимостью. NTC термисторы в холодном состоянии имеют высокое сопротивление, которое уменьшается в 20-60 раз по мере его прогрева за счет проходящего тока через него и нагрузку (в нашем случае — ЛН).
В своем предыдущем обзоре я снимал температурные характеристики и делал подбор термисторов для одиночных ЛН. Оттуда я вынес свое собственное правило подбора — хочешь уменьшить пусковой ток в 3 раза, выбирай термистор мощностью до 1 Вт с сопротивлением в 2 раза большим сопротивления холодной ЛН. Казалось бы, почему тогда не выбрать сопротивление, большее в 5-10 раз и получить почти рабочий ток на пуске? Да просто потому, что при установившемся токе лампы на сопротивлении высокоомного термистора будет рассеиваться энергия, уже превышающая допустимую Wмах. Возможны варианты уменьшения пусковых токов более, чем в 3 раза, но для этого уже нужны более высокоомные и более мощные термисторы.
Подобрать нужный термистор можно по справочным данным, в которых указаны сопротивление термистора при 25˚С — R25, максимальный установивший ток — Iмакс и сопротивление при максимальном установившемся токе Rмах. Два последних параметра определяют максимальную мощность рассеивания термистора Wмах = Iмакс ^ 2 * Rмах.

Для люстр и других многоламповых светильников нецелесообразно ставить термистор на каждую лампу. Термистор подбираем один для группы ламп (см. схему электрическую люстры).

Как уже говорилось, для эффективного подавления пускового тока сопротивление термистора в схеме должно быть в 2 или больше раз сопротивления группы холодных параллельно соединенных ЛН. Сопротивление группы из n параллельно соединенных одинаковых ламп в n раз меньше сопротивления одной лампы. В рабочем режиме сопротивление термистора значительно меньше сопротивления горячей лампы. Поэтому ток через термистор приблизительно равен сумме рабочих токов используемых ламп. Этот ток определяет нагрев термистора и, в конечном счете, его применимость.

Формулы расчета пусковых и рабочих токов
защитных термисторов и ламп накаливания

Ток через термистор: Iтерм = 230 / (Rтерм+Rлампы / n).
Ток через лампу: Iлампы = Iтерм / n,
где n — количество параллельно соединенных ламп.

Еще до покупки термистора я провел эти расчеты для групп из 2-3х ламп мощностью 40-100 Вт и пришел к выводу, что термистор номиналом 47 Ом может покрыть мои запросы на 2-4-кратное подавление пусковых токов. Ближайшие номиналы из интернета — 30 и 80 Ом уже находились на грани желаемого как по мощности, так и по сопротивлению.

Данные расчетов для термистора 47 Ом приведены в первых 4 колонках таблицы. Расчетный эффект снижения пусковых токов в 2-5 раз меня устраивал. Оставалось столкнуть теорию с жизнью — затовариться термистором NTC 47D-15, провести тестирование и заполнить 5-ю колонку таблицы.

Расчеты сделаны, далее идет рассказ о просчетах. В интернете был сделан заказ на 10 штук NTC 47D-15. Через месяц я получил пакетик с термисторами.

Входной контроль сопротивлений термисторов меня озадачил. Из 10-ти термисторов только 1 имел сопротивление 47 Ом. Остальные находились в диапазоне 37-76 Ом. Но потом я даже порадовался, что заимел такой набор номиналов для экспериментов и подгонки под разные нагрузки.

Термистор на 47 Ом я тестировал токами от 0 до 2.8 А. Измерял ток, напряжение на термисторе и температуру. По этим данным построил графики изменения сопротивления и температуры а также заполнил 5-ю колонку таблицы. Графики имеют типичную для термисторов форму, но есть особенность, которая немного огорчает. Термистор оказался «дубовым», т.е. с малым термическим коэффициентом изменения сопротивления.

Из графиков и последней строки в таблице видно, что купленный мною NoName термистор при токе 1.3 А нагревается до 125 градусов, поскольку для данной температуры он имеет достаточно высокое сопротивление (3 Ом). Минимальное сопротивление этого термистора 2 Ом достигается на предельно допустимой температуре эксплуатации 170 градусов. Даже в этом предельном случае соотношение сопротивлений холодного и горячего термистора составляет всего 24 (47 / 2). Это мало по сравнению с справочными данными для фирменного NTC MF72-47D15, у которого это соотношение 47 / 0.68 = 69. Этот термистор только при токе 3 А рассеивает мощность 3 ^ 2 * 0.68 = 6.1 Вт. Тогда как купленный мною NoName делает это уже на токе 1.4 А.

Если говорить о возможности использования фирменного термистора, то он бы обеспечил всю таблицу даже с запасом как по току, так и по температурному режиму. Купленный мною термистор при подключении на группу из 3-х ламп по 100 Вт работает с перегрузкой и при высокой температуре (см. последнюю строку таблицы). Его можно использовать, но с оглядкой на перегрев соседних с термистором элементов.

У себя в 2-х люстрах, состоящих из ламп 3*60 + 2*40 и 3*60 Вт я поставил эти термисторы в чашках люстр. Тем самым подавил пусковые токи в 3 раза. Все работает штатно, замечаний нет.

Выводы, которые я делаю под конец:

— термистор NoName NTC 47D15 можно использовать для 3-4-кратного ограничения пускового тока групп ЛН мощностью 40-100 Вт в люстрах.
— покупая NoName термистор, следует проверять номиналы. Разброс номиналов, указанный в справочнике может превышаться в 5 раз. Иногда большие разбросы бывают кстати, поскольку продавец, продавая некондицию, может прислать и более подходящий номинал.
— термисторы неизвестного производителя нужно тестировать на температурную чувствительность и нагрев в пределах рабочих токов.
Благодарю за внимание, надеюсь, что кто-то воспользуется моим опытом.