Histoire et introduction de la thermistance
Thermistance NTC est l'acronyme de thermistance à coefficient de température négatif.Thermistance =Thermieres sensible à l'allyistorDécouvert en 1833 par Michael Faraday, qui étudiait les semi-conducteurs au sulfure d'argent, il remarqua que la résistance du sulfure d'argent diminuait avec la température. Commercialisé par Samuel Reuben dans les années 1930, il découvrit que l'oxyde cuivreux et l'oxyde de cuivre présentaient également un coefficient de température négatif et des performances élevées. Ces matériaux furent appliqués avec succès dans les circuits de compensation de température des instruments d'aviation. Par la suite, grâce au développement continu de la technologie des transistors, de grands progrès furent réalisés dans la recherche sur les thermistances. En 1960, les thermistances CTN furent développées. Elles appartiennent à une vaste classe decomposants passifs.
La thermistance NTC est une sorte deélément thermique semi-conducteur en céramique finequi est fritté par plusieurs oxydes de métaux de transition, principalement de Mn (manganèse), Ni (nickel), Co (cobalt) comme matières premières, Mn3-xMxO4 (M = Ni, Cu, Fe, Co, etc.) est un matériau avec un coefficient de température négatif (NTC) important, c'est-à-dire que la résistivité diminuede façon exponentielleavec l'augmentation de la température. Plus précisément, la résistivité et la constante du matériau varient en fonction de la proportion de la composition du matériau, de l'atmosphère de frittage, de la température de frittage et de l'état structurel.
Parce que sa valeur de résistance changeprécisémentetde manière prévisibleen réponse à de petits changements de température corporelle (le degré de changement de sa résistance dépend de différentsformulations de paramètres), en plus d'être compact, stable et très sensible, il est largement utilisé dans les dispositifs de détection de température pour les maisons intelligentes, les sondes médicales, ainsi que dans les dispositifs de contrôle de température pour les appareils électroménagers, les smartphones, etc., et ces dernières années, il a été utilisé en grand nombre dans les automobiles et les nouveaux domaines énergétiques.
1. Définitions de base et principes de fonctionnement
Qu'est-ce qu'une thermistance NTC ?
■ Définition:Une thermistance à coefficient de température négatif (CTN) est un composant céramique semi-conducteur dont la résistance diminuede façon exponentielleà mesure que la température augmente. Il est largement utilisé pour la mesure de température, la compensation de température et la suppression du courant d'appel.
■ Principe de fonctionnement :Fabriqués à partir d'oxydes de métaux de transition (par exemple, le manganèse, le cobalt, le nickel), les changements de température modifient la concentration de porteurs dans le matériau, ce qui entraîne une modification de la résistance.
Comparaison des types de capteurs de température
| Taper | Principe | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|
| CNT | La résistance varie en fonction de la température | Haute sensibilité, faible coût | Sortie non linéaire |
| RTD | La résistance du métal varie en fonction de la température | Haute précision, bonne linéarité | Coût élevé, réponse lente |
| Thermocouple | Effet thermoélectrique (tension générée par la différence de température) | Large plage de température (-200°C à 1800°C) | Nécessite une compensation de jonction froide, signal faible |
| Capteur de température numérique | Convertit la température en sortie numérique | Intégration facile avec les microcontrôleurs, haute précision | Plage de température limitée, coût plus élevé que NTC |
| LPTC (PTC linéaire) | La résistance augmente linéairement avec la température | Sortie linéaire simple, idéale pour la protection contre les surchauffes | Sensibilité limitée, champ d'application plus étroit |
2. Paramètres de performance clés et terminologie
Paramètres de base
■ Résistance nominale (R25) :
La résistance à puissance nulle à 25 °C, généralement comprise entre 1 kΩ et 100 kΩ.XIXITRONICSpeut être personnalisé pour répondre à 0,5 à 5 000 kΩ
■Valeur B (indice thermique) :
Définition : B = (T1·T2)/(T2-T1) · ln(R1/R2), indiquant la sensibilité de la résistance aux changements de température (unité : K).
Plage de valeurs B courante : 3 000 K à 4 600 K (par exemple, B25/85 = 3 950 K)
XIXITRONICS peut être personnalisé pour répondre à 2500～5000K
■ Précision (tolérance) :
Écart de la valeur de résistance (par exemple, ±1 %, ±3 %) et précision de mesure de la température (par exemple, ±0,5 °C).
XIXITRONICS peut être personnalisé pour répondre à ±0,2℃ dans la plage de 0℃ à 70℃, la précision la plus élevée peut atteindre 0,05℃.
■Facteur de dissipation (δ) :
Paramètre indiquant les effets d'auto-échauffement, mesuré en mW/°C (des valeurs plus faibles signifient moins d'auto-échauffement).
■Constante de temps (τ) :
Le temps nécessaire à la thermistance pour répondre à 63,2 % d'un changement de température (par exemple, 5 secondes dans l'eau, 20 secondes dans l'air).
Termes techniques
■ Équation de Steinhart-Hart :
Un modèle mathématique décrivant la relation résistance-température des thermistances NTC :
(T : Température absolue, R : Résistance, A/B/C : Constantes)
■ α (coefficient de température) :
Le taux de variation de la résistance par unité de changement de température :
■ Tableau RT (Tableau Résistance-Température) :
Un tableau de référence indiquant les valeurs de résistance standard à différentes températures, utilisé pour l'étalonnage ou la conception de circuits.
3. Applications typiques des thermistances NTC
Domaines d'application
1. Mesure de la température :
o Appareils électroménagers (climatiseurs, réfrigérateurs), équipements industriels, automobile (surveillance de la température des batteries/moteurs).
2. Compensation de température :
oCompensation de la dérive de température dans d'autres composants électroniques (par exemple, oscillateurs à cristal, LED).
3. Suppression du courant d'appel :
l'Utilise la résistance élevée au froid pour limiter le courant d'appel lors du démarrage de l'alimentation.
Exemples de conception de circuits
• Circuit diviseur de tension :
(La température est calculée en lisant la tension via un CAN.)
• Méthodes de linéarisation :
Ajout de résistances fixes en série/parallèle pour optimiser la sortie non linéaire du NTC (inclure les schémas de circuit de référence).
4. Ressources et outils techniques
Ressources gratuites
•Fiches techniques:Inclure les paramètres détaillés, les dimensions et les conditions de test.
•Modèle de tableau RT Excel (PDF): Permet aux clients de rechercher rapidement les valeurs de résistance à la température.
oConsidérations de conception pour la protection thermique des batteries au lithium à contact négatif (CTN)
oAmélioration de la précision de mesure de la température NTC grâce à l'étalonnage logiciel
Outils en ligne
• Calculateur de valeur B:Saisissez T1/R1 et T2/R2 pour calculer la valeur B.
•Outil de conversion de température: Résistance d'entrée pour obtenir la température correspondante (prend en charge l'équation de Steinhart-Hart).
5. Conseils de conception (pour les ingénieurs)
• Évitez les erreurs d’auto-échauffement :Assurez-vous que le courant de fonctionnement est inférieur au maximum spécifié dans la fiche technique (par exemple, 10 μA).
• Protection de l’environnement :Pour les environnements humides ou corrosifs, utilisez des NTC encapsulés dans du verre ou revêtus d'époxy.
• Recommandations d’étalonnage :Améliorez la précision du système en effectuant un étalonnage en deux points (par exemple, 0 °C et 100 °C).
6.Foire aux questions (FAQ)
1. Q : Quelle est la différence entre les thermistances NTC et PTC ?
o R : Les thermistances PTC (coefficient de température positif) augmentent la résistance avec la température et sont couramment utilisées pour la protection contre les surintensités, tandis que les thermistances NTC sont utilisées pour la mesure et la compensation de température.
2. Q : Comment choisir la bonne valeur B ?
o A : Les valeurs B élevées (par exemple, B25/85 = 4 700 K) offrent une sensibilité plus élevée et conviennent aux plages de températures étroites, tandis que les valeurs B faibles (par exemple, B25/50 = 3 435 K) sont meilleures pour les plages de températures larges.
3. Q : La longueur du fil affecte-t-elle la précision de la mesure ?
oR : Oui, les fils longs introduisent une résistance supplémentaire, qui peut être compensée à l’aide d’une méthode de connexion à 3 ou 4 fils.
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