Čo je to teplotný senzor NTC?

Čo je to teplotný senzor NTC?

Aby sme pochopili funkciu a použitie teplotného senzora NTC, musíme najprv vedieť, čo je termistor NTC.
Jednoducho vysvetlené, ako funguje teplotný senzor NTC
Horúce vodiče alebo teplé vodiče sú elektronické rezistory so zápornými teplotnými koeficientmi (skrátene NTC). Ak cez súčiastky preteká prúd, ich odpor sa so zvyšujúcou sa teplotou znižuje. Ak teplota okolia klesne (napr. v ponornom puzdre), súčiastky naopak reagujú so zvyšujúcim sa odporom. Kvôli tomuto špeciálnemu správaniu odborníci rezistor NTC označujú aj ako termistor NTC.

Elektrický odpor sa znižuje, keď sa elektróny pohybujú
Rezistory NTC sa skladajú z polovodičových materiálov, ktorých vodivosť sa vo všeobecnosti pohybuje medzi vodivosťou elektrických vodičov a nevodičov. Ak sa súčiastky zahrejú, elektróny sa uvoľnia z atómov mriežky. Opustia svoje miesto v štruktúre a oveľa lepšie prenášajú elektrinu. Výsledok: So zvyšujúcou sa teplotou termistory vedú elektrinu oveľa lepšie – ich elektrický odpor sa znižuje. Súčiastky sa používajú okrem iného ako teplotné senzory, ale na to musia byť pripojené k zdroju napätia a ampérmetru.

Výroba a vlastnosti teplých a studených vodičov
NTC rezistor môže reagovať veľmi slabo alebo v určitých oblastiach veľmi silno na zmeny teploty okolia. Konkrétne správanie závisí v podstate od výroby súčiastok. Výrobcovia tak prispôsobujú pomer miešania oxidov alebo dopovanie oxidov kovov požadovaným podmienkam. Vlastnosti súčiastok však možno ovplyvniť aj samotným výrobným procesom. Napríklad obsahom kyslíka v atmosfére vypaľovania alebo individuálnou rýchlosťou chladenia prvkov.

Rôzne materiály pre NTC rezistor
Na zabezpečenie charakteristického správania termistorov sa používajú čisté polovodičové materiály, zložené polovodiče alebo kovové zliatiny. Tieto zvyčajne pozostávajú z oxidov kovov (zlúčeniny kovov a kyslíka) mangánu, niklu, kobaltu, železa, medi alebo titánu. Materiály sa zmiešajú so spojivami, lisujú a spekajú. Výrobcovia zahrievajú suroviny pod vysokým tlakom do takej miery, že sa vytvoria obrobky s požadovanými vlastnosťami.

Typické charakteristiky termistora v skratke
Rezistor NTC je dostupný v rozsahu od jedného ohmu do 100 megaohmov. Súčiastky sa môžu používať od mínus 60 do plus 200 stupňov Celzia a dosahujú tolerancie 0,1 až 20 percent. Pri výbere termistora je potrebné zohľadniť rôzne parametre. Jedným z najdôležitejších je menovitý odpor. Udáva hodnotu odporu pri danej menovitej teplote (zvyčajne 25 stupňov Celzia) a je označený veľkým R a teplotou. Napríklad R25 pre hodnotu odporu pri 25 stupňoch Celzia. Dôležité je aj špecifické správanie pri rôznych teplotách. Toto je možné špecifikovať pomocou tabuliek, vzorcov alebo grafiky a musí sa absolútne zhodovať s požadovanou aplikáciou. Ďalšie charakteristické hodnoty rezistorov NTC sa vzťahujú na tolerancie, ako aj na určité teplotné a napäťové limity.

Rôzne oblasti použitia NTC rezistora
Rovnako ako PTC rezistor, aj NTC rezistor je vhodný na meranie teploty. Hodnota odporu sa mení v závislosti od okolitej teploty. Aby sa výsledky neskreslili, mal by sa samoohrev čo najviac obmedziť. Samoohrev počas toku prúdu sa však môže použiť na obmedzenie zapínacieho prúdu. Pretože NTC rezistor je po zapnutí elektrických zariadení studený, spočiatku preteká len malý prúd. Po určitom čase prevádzky sa termistor zahreje, elektrický odpor klesne a preteká väčší prúd. Elektrické zariadenia týmto spôsobom dosahujú svoj plný výkon s určitým časovým oneskorením.

NTC rezistor vedie elektrický prúd pri nízkych teplotách horšie. Ak sa teplota okolia zvýši, odpor tzv. teplých vodičov sa citeľne zníži. Špeciálne správanie polovodičových prvkov možno využiť predovšetkým na meranie teploty, na obmedzenie zapínacieho prúdu alebo na oneskorenie rôznych regulačných prvkov.