Comment évaluer la qualité d'une thermistance ? Comment choisir la thermistance adaptée à vos besoins ?

L'évaluation des performances d'une thermistance et le choix d'un produit adapté nécessitent une prise en compte approfondie des paramètres techniques et des scénarios d'application. Voici un guide détaillé :

I. Comment juger de la qualité d’une thermistance ?

Les paramètres de performance clés sont au cœur de l’évaluation :

1. Valeur de résistance nominale (R25) :

• Définition:La valeur de résistance à une température de référence spécifique (généralement 25 °C).
• Jugement de qualité :La valeur nominale en elle-même n'est pas intrinsèquement bonne ou mauvaise ; l'important est de savoir si elle répond aux exigences de conception du circuit d'application (par exemple, diviseur de tension, limitation de courant). La cohérence (la répartition des valeurs de résistance au sein d'un même lot) est un indicateur crucial de la qualité de fabrication : une dispersion faible est préférable.
• Note:Les NTC et les PTC ont des plages de résistance très différentes à 25 °C (NTC : ohms à mégohms, PTC : généralement ohms à centaines d'ohms).

2. Valeur B (valeur bêta) :

• Définition:Paramètre décrivant la sensibilité de la résistance de la thermistance à la variation de la température. Il s'agit généralement de la valeur B entre deux températures spécifiques (par exemple, B25/50, B25/85).
• Formule de calcul : B = (T1 * T2) / (T2 - T1) * ln(R1/R2)
• Jugement de qualité :
  • CNT :Une valeur B élevée indique une plus grande sensibilité à la température et une variation de résistance plus prononcée avec la température. Des valeurs B élevées offrent une meilleure résolution de mesure de température, mais une linéarité moins bonne sur de larges plages de températures. La cohérence (dispersion de la valeur B au sein d'un même lot) est essentielle.
  • PTC :La valeur B (bien que le coefficient de température α soit plus courant) décrit la vitesse d'augmentation de la résistance en dessous du point de Curie. Pour les applications de commutation, la pente du saut de résistance à proximité du point de Curie (valeur α) est essentielle.
  • Note:Différents fabricants peuvent définir les valeurs B en utilisant différentes paires de températures (T1/T2) ; assurez-vous de la cohérence lors de la comparaison.

3. Précision (tolérance) :

• Définition:Écart admissible entre la valeur réelle et la valeur nominale. Généralement classé comme suit :
  • Précision de la valeur de résistance :Écart admissible de la résistance réelle par rapport à la résistance nominale à 25 °C (par exemple, ± 1 %, ± 3 %, ± 5 %).
  • Précision de la valeur B :Écart admissible entre la valeur B réelle et la valeur B nominale (par exemple, ± 0,5 %, ± 1 %, ± 2 %).
  • Jugement de qualité :Une précision plus élevée indique de meilleures performances, généralement à un coût plus élevé. Les applications de haute précision (par exemple, mesure de température précise, circuits de compensation) nécessitent des produits de haute précision (par exemple, ±1 % R25, ±0,5 % B). Des produits de moindre précision peuvent être utilisés dans des applications moins exigeantes (par exemple, protection contre les surintensités, indication approximative de la température).

4. Coefficient de température (α) :

• Définition:Taux relatif de variation de la résistance avec la température (généralement proche de la température de référence de 25 °C). Pour les CTN, α = - (B / T²) (%/°C) ; pour les CTP, il existe un faible α positif sous le point de Curie, qui augmente considérablement à proximité de celui-ci.
• Jugement de qualité :Une valeur |α| élevée (négative pour CTN, positive pour CTP près du point de commutation) constitue un avantage pour les applications nécessitant une réponse rapide ou une sensibilité élevée. Cependant, cela implique également une plage de fonctionnement effective plus étroite et une linéarité moins bonne.

5. Constante de temps thermique (τ) :

• Définition:Dans des conditions de puissance nulle, le temps nécessaire pour que la température de la thermistance change de 63,2 % de la différence totale lorsque la température ambiante subit un changement progressif.
• Jugement de qualité :Une constante de temps plus faible permet une réponse plus rapide aux variations de température ambiante. Ceci est crucial pour les applications nécessitant une mesure ou une réaction rapide de la température (par exemple, protection contre la surchauffe, détection de flux d'air). La constante de temps est influencée par la taille du boîtier, la capacité thermique du matériau et la conductivité thermique. Les CTN à petites billes non encapsulées offrent la réponse la plus rapide.

6. Constante de dissipation (δ) :

• Définition:La puissance nécessaire pour augmenter la température de la thermistance de 1 °C au-dessus de la température ambiante en raison de sa propre dissipation de puissance (unité : mW/°C).
• Jugement de qualité :Une constante de dissipation plus élevée signifie un effet d'auto-échauffement moindre (c'est-à-dire une augmentation de température plus faible pour un même courant). Ceci est essentiel pour une mesure précise de la température, car un faible auto-échauffement se traduit par des erreurs de mesure plus faibles. Les thermistances à faible constante de dissipation (petite taille, boîtier isolé thermiquement) sont plus sujettes à des erreurs d'auto-échauffement importantes dues au courant de mesure.

7. Puissance nominale maximale (Pmax) :

• Définition:La puissance maximale à laquelle la thermistance peut fonctionner de manière stable à long terme à une température ambiante spécifiée sans dommage ni dérive permanente des paramètres.
• Jugement de qualité :Doit répondre aux exigences de dissipation de puissance maximale de l'application avec une marge suffisante (généralement déclassée). Les résistances offrant une capacité de charge en puissance plus élevée sont plus fiables.

8. Plage de température de fonctionnement :

• Définition:L'intervalle de température ambiante dans lequel la thermistance peut fonctionner normalement tandis que les paramètres restent dans les limites de précision spécifiées.
• Jugement de qualité :Une plage plus large signifie une plus grande applicabilité. Assurez-vous que les températures ambiantes maximales et minimales de l'application se situent dans cette plage.

9. Stabilité et fiabilité :

• Définition:La capacité de maintenir une résistance stable et des valeurs B pendant une utilisation à long terme ou après avoir subi des cycles de température et un stockage à haute/basse température.
• Jugement de qualité :Une stabilité élevée est essentielle pour les applications de précision. Les CTN encapsulés dans du verre ou traités spécifiquement présentent généralement une meilleure stabilité à long terme que ceux encapsulés dans de l'époxy. L'endurance de commutation (nombre de cycles de commutation supportés sans défaillance) est un indicateur clé de la fiabilité des CTN.

II. Comment choisir la thermistance adaptée à vos besoins ?

Le processus de sélection consiste à faire correspondre les paramètres de performance aux exigences de l'application :

1. Identifiez le type d’application :C'est la fondation.

• Mesure de la température : NTCest préférable. Concentrez-vous sur la précision (valeurs R et B), la stabilité, la plage de températures de fonctionnement, l'effet d'auto-échauffement (constante de dissipation), la vitesse de réponse (constante de temps), la linéarité (ou si une compensation de linéarisation est nécessaire) et le type de boîtier (sonde, CMS, encapsulé dans du verre).
• Compensation de température : NTCest couramment utilisé (compensation de la dérive des transistors, des cristaux, etc.). Assurez-vous que les caractéristiques de température du CTN correspondent à celles du composant compensé et privilégiez la stabilité et la précision.
• Limitation du courant d'appel : NTCest préféré. Les paramètres clés sont lesValeur de résistance nominale (détermine l'effet de limitation initial), courant/puissance maximal à l'état stable(détermine la capacité de manutention pendant le fonctionnement normal),Résistance maximale au courant de surtension(valeur I²t ou courant de crête pour des formes d'onde spécifiques), etTemps de récupération(temps de refroidissement jusqu'à un état de faible résistance après la mise hors tension, affectant les applications de commutation fréquentes).
• Protection contre la surchauffe/surintensité : PTC(fusibles réarmables) sont couramment utilisés.
  • Protection contre la surchauffe :Choisissez un CTP dont le point de Curie est légèrement supérieur à la limite supérieure de la température de fonctionnement normale. Tenez compte de la température de déclenchement, du temps de déclenchement, de la température de réinitialisation et de la tension/du courant nominal.
  • Protection contre les surintensités :Choisissez un PTC dont le courant de maintien est légèrement supérieur au courant de fonctionnement normal du circuit et le courant de déclenchement inférieur au niveau susceptible de l'endommager. Les paramètres clés incluent le courant de maintien, le courant de déclenchement, la tension maximale, le courant maximal, le temps de déclenchement et la résistance.
  • Détection de niveau/débit de liquide : NTCest couramment utilisé, exploitant son effet auto-échauffant. Les paramètres clés sont la constante de dissipation, la constante de temps thermique (vitesse de réponse), la capacité de traitement de puissance et le boîtier (résistance à la corrosion du support).

2. Déterminer les exigences des paramètres clés :Quantifier les besoins en fonction du scénario d’application.

• Plage de mesure :Températures minimales et maximales à mesurer.
• Exigence de précision de mesure :Quelle est la plage d'erreur de température acceptable ? Cela détermine la résistance requise et le degré de précision de la valeur B.
• Exigence de vitesse de réponse :À quelle vitesse un changement de température doit-il être détecté ? Cela détermine la constante de temps requise, influençant le choix du package.
• Interface de circuit :Rôle de la thermistance dans le circuit (diviseur de tension, limiteur de courant série, etc.). Il détermine la plage de résistance nominale requise et le courant/la tension d'entraînement, ce qui affecte le calcul de l'erreur d'auto-échauffement.
• Conditions environnementales :Humidité, corrosion chimique, contraintes mécaniques, besoin d'isolation ? Ces facteurs influencent directement le choix du boîtier (par exemple, époxy, verre, gaine en acier inoxydable, revêtement silicone, CMS).
• Limites de consommation d'énergie :Quel courant de commande le circuit peut-il fournir ? Quelle est l'élévation de température d'auto-échauffement autorisée ? Cela détermine la constante de dissipation acceptable et le niveau de courant de commande.
• Exigences de fiabilité :Besoin d'une stabilité élevée à long terme ? Doit-on supporter des commutations fréquentes ? Besoin d'une capacité de résistance à des tensions et des courants élevés ?
• Contraintes de taille :Espace pour le PCB ? Espace de montage ?

3. Choisissez NTC ou PTC :En fonction de l'étape 1 (type d'application), cela est généralement déterminé.

4. Filtrer les modèles spécifiques :

• Consultez les fiches techniques du fabricant :C'est la méthode la plus directe et la plus efficace. Les principaux fabricants sont Vishay, TDK (EPCOS), Murata, Semitec, Littelfuse, TR Ceramic, etc.
• Paramètres de correspondance :Sur la base des exigences clés identifiées à l'étape 2, recherchez dans les fiches techniques des modèles répondant aux critères de résistance nominale, de valeur B, de degré de précision, de plage de température de fonctionnement, de taille du boîtier, de constante de dissipation, de constante de temps, de puissance maximale, etc.
• Type de colis :
  • Dispositif de montage en surface (CMS) :Petite taille, adaptée aux CMS haute densité et économique. Vitesse de réponse moyenne, constante de dissipation moyenne et faible consommation d'énergie. Tailles courantes : 0201, 0402, 0603, 0805, etc.
  • Encapsulé dans du verre :Réponse très rapide (faible constante de temps), bonne stabilité, résistance aux hautes températures. Petit mais fragile. Souvent utilisé comme cœur des sondes de température de précision.
  • Revêtement époxy :Faible coût, protection adéquate. Vitesse de réponse, stabilité et résistance à la température moyennes.
  • Plomb axial/radial :Gestion de puissance relativement plus élevée, facile à souder à la main ou à monter traversant.
  • Sonde à boîtier en métal/plastique :Facile à monter et à fixer, il assure isolation, étanchéité, résistance à la corrosion et protection mécanique. Son temps de réponse est plus lent (selon le boîtier/remplissage). Convient aux applications industrielles et électroménager nécessitant un montage fiable.
  • Type d'alimentation à montage en surface :Conçu pour une limitation d'appel de puissance élevée, une taille plus grande, une forte gestion de la puissance.

5. Tenez compte du coût et de la disponibilité :Choisissez un modèle économique, avec un approvisionnement stable et des délais de livraison acceptables, répondant aux exigences de performance. Les modèles haute précision, à boîtier spécial et à réponse rapide sont généralement plus chers.

6. Effectuez une validation de test si nécessaire :Pour les applications critiques, impliquant notamment la précision, la vitesse de réponse ou la fiabilité, testez des échantillons dans des conditions de fonctionnement réelles ou simulées.

Résumé des étapes de sélection

1. Définir les besoins :Quelle est l'application ? Mesurer quoi ? Protéger quoi ? Compenser quoi ?
2. Déterminer le type :NTC (Mesure/Compensation/Limiter) ou PTC (Protéger) ?
3. Quantifier les paramètres :Plage de température ? Précision ? Vitesse de réponse ? Puissance ? Taille ? Environnement ?
4. Vérifiez les fiches techniques :Filtrez les modèles candidats en fonction des besoins, comparez les tables de paramètres.
5. Package d'évaluation :Sélectionnez le package approprié en fonction de l'environnement, du montage et de la réponse.
6. Comparez les coûts :Choisissez un modèle économique qui répond aux exigences.
7. Valider :Testez les performances des échantillons dans des conditions réelles ou simulées pour des applications critiques.

En analysant systématiquement les paramètres de performance et en les combinant aux exigences spécifiques de votre application, vous pouvez évaluer efficacement la qualité d'une thermistance et sélectionner celle qui convient le mieux à votre projet. N'oubliez pas qu'il n'existe pas de thermistance idéale, mais seulement la thermistance la plus adaptée à une application donnée. Lors du processus de sélection, les fiches techniques détaillées constituent votre référence la plus fiable.