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NTC热敏电阻的基本特性

NTC热敏电阻的基本特性

NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此,在实现小型化的同时,还具有电阻值、温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点,可进行高灵敏度、高精度的检测。本公司提供各种形状、特性的小型、高可靠性产品,可满足广大客户的应用需求。

电阻-温度特性
热敏电阻的电阻-温度特性可近似地用式1表示。

(式1) R=R[size=-2]0 exp {B(1/T-1/T[size=-2]0)}

R: 温度T(K)时的电阻值
Ro: 温度T[size=-2]0(K)时的电阻值
B: B 值
*T(K)= t(ºC)+273.15


但实际上,热敏电阻的B值并非是恒定的,其变化大小因材料构成而异,最大甚至可达5K/°C。因此在较大的温度范围内应用式1时,将与实测值之间存在一定误差。

此处,若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算时,则可降低与实测值之间的误差,可认为近似相等。
(式2) B[size=-2]T=CT2+DT+E

上式中,C、D、E为常数。
另外,因生产条件不同造成的B值的波动会引起常数E发生变化,但常数C、D 不变。因此,在探讨B值的波动量时,只需考虑常数E即可。


常数C、D、E的计算
常数C、D、E可由4点的(温度、电阻值)数据 (T[size=-2]0, R[size=-2]0). (T[size=-2]1, R[size=-2]1). (T[size=-2]2, R[size=-2]2) and (T[size=-2]3, R[size=-2]3),通过式3∼6计算。
首先由式样3根据T[size=-2]0和T[size=-2]1,T[size=-2]2,T[size=-2]3的电阻值求出B[size=-2]1,B[size=-2]2,B[size=-2]3,然后代入以下各式样。




电阻值计算例


试根据电阻-温度特性表,求25°C时的电阻值为5(kΩ),B值偏差为50(K)的热敏电阻在10°C~30°C的电阻值。


步 骤


(1) 根据电阻-温度特性表,求常数C、D、E。


T[size=-2]o=25+273.15 T[size=-2]1=10+273.15 T[size=-2]2=20+273.15 T[size=-2]3=30+273.15
(2) 代入B[size=-2]T=CT2+DT+E+50,求BT。

(3) 将数值代入R=5exp {(B[size=-2]T1/T-1/298.15)},求R。
*T : 10+273.15~30+273.15





电阻-温度特性图如图1所示
电阻温度系数
所谓电阻温度系数(α),是指在任意温度下温度变化1°C(K)时的零负载电阻变化率。电阻温度系数(α)与B值的关系,可将式1微分得到。



这里α前的负号(-),表示当温度上升时零负载电阻降低。

散热系数 (JIS C2570-1)
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T[size=-2]1、环境温度T2及消耗功率P之间关系如下式所示。



产品目录记载值为下列测定条件下的典型值。
    (1) 25°C静止空气中。
    (2) 轴向引脚、经向引脚型在出厂状态下测定。
最大功率(JIS C2570-1)
在额定环境温度下,可连续负载运行的功率最大值。
个别产品规格书上可能记载为以往的名称“额定功率”。

产品目录记载值是以25°C为额定环境温度、由下式计算出的值。

(式) 额定功率=散热系数×(最高使用温度-25) 容许运行功率
这是使用热敏电阻进行温度检测或温度补偿时,自身发热产生的温度上升容许值所对应功率。(JIS中未定义。)容许温度上升t°C时,最大运行功率可由下式计算。
容许运行功率=t×散热系数
对应环境温度变化的热响应时间常数(JIS C2570-1)
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。

T=(T[size=-2]1-T[size=-2]2)exp(-t/τ)+T[size=-2]2
(T[size=-2]2-T[size=-2]1){1-exp(-t/τ)}+T[size=-2]1
常数τ称热响应时间常数。
上式中,若令t=τ时,则(T-T[size=-2]1)/(T[size=-2]2-T[size=-2]1)=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。




产品目录记录值为下列测定条件下的典型值。
    (1) 静止空气中环境温度从50°C至25°C变化时,热敏电阻的温度变化至34.2°C所需时间。
    (2) 轴向引脚、径向引脚型在出厂状态下测定。

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。
NTC热敏电阻使用注意事项
请严格遵守以下事项,否则可能会造成NTC热敏电阻损坏、使用设备损伤或引起误动作。
(1)
NTC热敏电阻是按不同用途分别进行设计的。若要用于规定以外的用途时,请就使用环境条件与本公司联系洽谈。


(2)设计设备时,请进行NTC热敏电阻贴装评估试验,确认无异常后再使用。

(3)请勿在过高的功率下使用NTC热敏电阻。

(4)由于自身发热导致电阻值下降时,可能会引起温度检测精度降低、设备功能故障,故使用时请参考散热系数,注意NTC热敏电阻的外加功率及电压。

(5)请勿在使用温度范围以外使用。

(6)请勿施加超出使用温度范围上下限的急剧温度变化。

(7)将NTC热敏电阻作为装置的主控制元件单独使用时,为防止事故发生,请务必采取设置“安全电路”、“同时使用具有同等功能的NTC热敏电阻”等周全的安全措施。

(8)在有噪音的环境中使用时,请采取设置保护电路及屏蔽NTC热敏电阻(包括导线)的措施。

(9)在高湿环境下使用护套型NTC热敏电阻时,应采取仅护套头部暴露于环境(水中、湿气中)、而护套开口部不会直接接触到水及蒸气的设计。

(10)请勿施加过度的振动、冲击及压力。

(11)请勿过度拉伸及弯曲导线。

(12)请勿在绝缘部和电极间施加过大的电压。否则,可能会产生绝缘不良现象。

(13)配线时应确保导线端部(含连接器)不会渗入“水”、“蒸气”、“电解质”等,否则会造成接触不良。

(14)
请勿在腐蚀性气体的环境(CI2、NH3、SOX、NOX)以及会接触到电解质、盐水、酸、碱、有机溶剂的场所中使用。


(15)金属腐蚀可能会造成设备功能故障,故在选择材质时,应确保金属护套型及螺钉紧固型NTC热敏电阻与安装的金属件之间不会产生接触电位差。
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