熱敏電阻的基本特性 :
NTC熱敏電阻是指具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。是使用單一高純度材料、具有 接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷。因此,在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí),還具有電阻值、 溫度特性波動(dòng)小、對各種溫度變化響應(yīng)快的特點(diǎn),可進(jìn)行高靈敏度、高精度的 檢測。本公司提供各種形狀、特性的小型、高可靠性產(chǎn)品,可滿足廣大客戶的 應(yīng)用需求。
電阻-溫度特性
熱敏電阻的電阻-溫度特性可近似地用式1表示。
(式1) R=R o exp {B(I/T-I/T o )}
R |
: 溫度T(K)時(shí)的電阻值 |
Ro |
: 溫度T0(K)時(shí)的電阻值 |
B |
: B 值 |
*T(K)= t(oC)+273.15 |
但實(shí)際上,熱敏電阻的B值并非是恒定的,其變化大小因材料構(gòu)成而異,最大甚至可達(dá)5K/°C。因此在較大的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用式1時(shí),將與實(shí)測值之間存在一定誤差。
此處,若將式1中的B值用式2所示的作為溫度的函數(shù)計(jì)算時(shí),則可降低與實(shí)測值之間的誤差,可認(rèn)為近似相等。
(式2) B T =CT 2 +DT+E
上式中,C、D、E為常數(shù)。
另外,因生產(chǎn)條件不同造成的B值的波動(dòng)會(huì)引起常數(shù)E發(fā)生變化,但常數(shù)C、D 不變。因此,在探討B(tài)值的波動(dòng)量時(shí),只需考慮常數(shù)E即可。
? 常數(shù)C、D、E的計(jì)算
常數(shù)C、D、E可由4點(diǎn)的(溫度、電阻值)數(shù)據(jù) (T 0 , R 0 ). (T 1 , R 1 ). (T 2 , R 2 ) and (T 3 , R 3 ),通過式3~6計(jì)算。
首先由式樣3根據(jù)T 0 和T 1 ,T 2 ,T 3 的電阻值求出B 1 ,B 2 ,B 3 ,然后代入以下各式樣。
? 電阻值計(jì)算例
試根據(jù)電阻-溫度特性表,求25°C時(shí)的電阻值為5(kΩ),B值偏差為50(K)的熱敏電阻在10°C~30°C的電阻值。
? 步 驟
(1) 根據(jù)電阻-溫度特性表,求常數(shù)C、D、E。
T o =25+273.15 T 1 =10+273.15 T 2 =20+273.15 T 3 =30+273.15
(2) 代入B T =CT 2 +DT+E+50,求B T 。
(3) 將數(shù)值代入R=5exp {(B T I/T-I/298.15)},求R。
*T : 10+273.15~30+273.15
? 電阻-溫度特性圖如圖1所示
電阻溫度系數(shù)
所謂電阻溫度系數(shù)(α),是指在任意溫度下溫度變化1°C(K)時(shí)的零負(fù)載電阻變化率。電阻溫度系數(shù)(α)與B值的關(guān)系,可將式1微分得到。
這里α前的負(fù)號(-),表示當(dāng)溫度上升時(shí)零負(fù)載電阻降低。
散熱系數(shù) (JIS-C2570)
散熱系數(shù)(δ)是指在熱平衡狀態(tài)下,熱敏電阻元件通過自身發(fā)熱使其溫度上升1°C時(shí)所需的功率。
在熱平衡狀態(tài)下,熱敏電阻的溫度T 1 、環(huán)境溫度T2及消耗功率P之間關(guān)系如下式所示。
產(chǎn)品目錄記載值為下列測定條件下的典型值。
(1) |
25°C靜止空氣中。 |
(2) |
軸向引腳、經(jīng)向引腳型在出廠狀態(tài)下測定。 |
額定功率(JIS-C2570)
在額定環(huán)境溫度下,可連續(xù)負(fù)載運(yùn)行的功率最大值。
產(chǎn)品目錄記載值是以25°C為額定環(huán)境溫度、由下式計(jì)算出的值。
(式) 額定功率=散熱系數(shù)×(最高使用溫度-25)
最大運(yùn)行功率
最大運(yùn)行功率=t×散熱系數(shù) … (3.3)
這是使用熱敏電阻進(jìn)行溫度檢測或溫度補(bǔ)償時(shí),自身發(fā)熱產(chǎn)生的溫度上升容許值所對應(yīng)功率。(JIS中未定義。)容許溫度上升t°C時(shí),最大運(yùn)行功率可由下式計(jì)算。
對應(yīng)環(huán)境溫度變化的熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)(JIS-C2570)
指在零負(fù)載狀態(tài)下,當(dāng)熱敏電阻的環(huán)境溫度發(fā)生急劇變化時(shí),熱敏電阻元件產(chǎn)生最初溫度與最終溫度兩者溫度差的63.2%的溫度變化所需的時(shí)間。
熱敏電阻的環(huán)境溫度從T 1 變?yōu)門 2 時(shí),經(jīng)過時(shí)間t與熱敏電阻的溫度T之間存在以下關(guān)系。
T= |
(T 1 -T 2 )exp(-t/τ)+T 2 ......(3.1) |
|
(T 2 -T 1 ){1-exp(-t/τ)}+T 1 .....(3.2) |
常數(shù)τ稱熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)。
上式中,若令t=τ時(shí),則(T-T 1 )/(T 2 -T 1 )=0.632。
換言之,如上面的定義所述,熱敏電阻產(chǎn)生初始溫度差63.2%的溫度變化所需的時(shí)間即為熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)。
經(jīng)過時(shí)間與熱敏電阻溫度變化率的關(guān)系如下表所示。
產(chǎn)品目錄記錄值為下列測定條件下的典型值。
(1) |
靜止空氣中環(huán)境溫度從50°C至25°C變化時(shí),熱敏電阻的溫度變化至34.2°C所需時(shí)間。 |
(2) |
軸向引腳、徑向引腳型在出廠狀態(tài)下測定。 |
另外應(yīng)注意,散熱系數(shù)、熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)隨環(huán)境溫度、組裝條件而變化。
|