Co je teplotní senzor NTC?

Co je teplotní senzor NTC?

Abychom pochopili funkci a použití teplotního senzoru NTC, musíme nejprve vědět, co je to termistor NTC.
Jednoduše vysvětleno, jak funguje teplotní senzor NTC
Teplé vodiče jsou elektronické rezistory se zápornými teplotními koeficienty (zkráceně NTC). Pokud součástkami protéká proud, jejich odpor se zvyšující se teplotou klesá. Pokud teplota okolí klesne (např. v ponorné jímce), součástky naopak reagují se zvyšujícím se odporem. Kvůli tomuto zvláštnímu chování odborníci NTC rezistor označují také jako NTC termistor.

Elektrický odpor se snižuje, když se elektrony pohybují
NTC rezistory se skládají z polovodičových materiálů, jejichž vodivost se obecně pohybuje mezi vodivostí elektrických vodičů a nevodičů. Pokud se součástky zahřejí, elektrony se uvolní z atomů mřížky. Opouští své místo ve struktuře a mnohem lépe přenášejí elektřinu. Výsledek: S rostoucí teplotou termistory vedou elektřinu mnohem lépe – jejich elektrický odpor klesá. Součástky se používají mimo jiné jako teplotní senzory, ale k tomu musí být připojeny ke zdroji napětí a ampérmetru.

Výroba a vlastnosti teplých a studených vodičů
NTC rezistor může reagovat velmi slabě, nebo v určitých oblastech velmi silně, na změny okolní teploty. Konkrétní chování závisí v zásadě na výrobě součástek. Tímto způsobem výrobci přizpůsobují směšovací poměr oxidů nebo dopování oxidů kovů požadovaným podmínkám. Vlastnosti součástek však mohou být ovlivněny i samotným výrobním procesem. Například obsahem kyslíku ve vypalovací atmosféře nebo individuální rychlostí chlazení prvků.

Různé materiály pro NTC rezistor
Pro zajištění charakteristického chování termistorů se používají čisté polovodičové materiály, složené polovodiče nebo kovové slitiny. Ty se obvykle skládají z oxidů kovů (sloučeniny kovů a kyslíku) manganu, niklu, kobaltu, železa, mědi nebo titanu. Materiály se mísí s pojivy, lisují a spékají. Výrobci zahřívají suroviny pod vysokým tlakem do takové míry, že vznikají obrobky s požadovanými vlastnostmi.

Typické vlastnosti termistoru v kostce
Rezistor NTC je k dispozici v rozsahu od jednoho ohmu do 100 megaohmů. Součástky lze použít od -60 do +200 stupňů Celsia a dosahují tolerancí 0,1 až 20 procent. Při výběru termistoru je třeba vzít v úvahu různé parametry. Jedním z nejdůležitějších je jmenovitý odpor. Udává hodnotu odporu při dané jmenovité teplotě (obvykle 25 stupňů Celsia) a je označen velkým R a teplotou. Například R25 pro hodnotu odporu při 25 stupních Celsia. Důležité je také specifické chování při různých teplotách. To lze specifikovat pomocí tabulek, vzorců nebo grafiky a musí absolutně odpovídat požadované aplikaci. Další charakteristické hodnoty rezistorů NTC se vztahují k tolerancím a také k určitým teplotním a napěťovým limitům.

Různé oblasti použití NTC rezistoru
Stejně jako PTC rezistor je i NTC rezistor vhodný pro měření teploty. Hodnota odporu se mění v závislosti na okolní teplotě. Aby nedošlo ke zkreslení výsledků, měl by být samoohřev co nejvíce omezen. Samoohřev během průtoku proudu však lze využít k omezení zapínacího proudu. Protože je NTC rezistor po zapnutí elektrických zařízení studený, protéká jím zpočátku jen malý proud. Po určité době provozu se termistor zahřeje, elektrický odpor klesne a protéká větší proud. Elektrická zařízení tímto způsobem dosahují svého plného výkonu s určitým časovým zpožděním.

NTC rezistor vede elektrický proud hůře při nízkých teplotách. Pokud se okolní teplota zvýší, odpor tzv. teplých vodičů se znatelně sníží. Zvláštní chování polovodičových prvků lze využít především k měření teploty, k omezení zapínacího proudu nebo ke zpoždění různých regulačních prvků.