Wat is een NTC-temperatuursensor?

Wat is een NTC-temperatuursensor?

Om de functie en toepassing van een NTC-temperatuursensor te begrijpen, moeten we eerst weten wat een NTC-thermistor is.
Hoe de NTC-temperatuursensor werkt, eenvoudig uitgelegd
Warme geleiders of 'warme geleiders' zijn elektronische weerstanden met negatieve temperatuurcoëfficiënten (kortweg NTC). Als er stroom door de componenten loopt, neemt hun weerstand af bij stijgende temperaturen. Daalt de omgevingstemperatuur (bijvoorbeeld in een dompelhuls), dan reageren de componenten juist met een toenemende weerstand. Vanwege dit bijzondere gedrag noemen experts een NTC-weerstand ook wel een NTC-thermistor.

De elektrische weerstand neemt af wanneer elektronen bewegen
NTC-weerstanden bestaan uit halfgeleidermaterialen waarvan de geleidbaarheid zich over het algemeen tussen die van elektrische geleiders en elektrische niet-geleiders bevindt. Als de componenten opwarmen, komen elektronen los van de roosteratomen. Ze verlaten hun plaats in de structuur en transporteren elektriciteit veel beter. Het resultaat: bij stijgende temperatuur geleiden thermistoren elektriciteit veel beter – hun elektrische weerstand neemt af. De componenten worden onder andere gebruikt als temperatuursensoren, maar moeten hiervoor worden aangesloten op een spanningsbron en een ampèremeter.

Fabricage en eigenschappen van de warme en koude geleiders
Een NTC-weerstand kan zeer zwak of, in bepaalde gebieden, zeer sterk reageren op veranderingen in de omgevingstemperatuur. Het specifieke gedrag hangt in principe af van de productiewijze van de componenten. Zo passen producenten de mengverhouding van de oxiden of de dotering van de metaaloxiden aan de gewenste omstandigheden aan. Maar de eigenschappen van de componenten kunnen ook worden beïnvloed door het productieproces zelf. Bijvoorbeeld door het zuurstofgehalte in de stookatmosfeer of de individuele afkoelsnelheid van de elementen.

Verschillende materialen voor een NTC-weerstand
Zuivere halfgeleidermaterialen, samengestelde halfgeleiders of metaallegeringen worden gebruikt om thermistoren hun karakteristieke gedrag te laten vertonen. Deze laatste bestaan meestal uit metaaloxiden (verbindingen van metaal en zuurstof) van mangaan, nikkel, kobalt, ijzer, koper of titanium. De materialen worden gemengd met bindmiddelen, geperst en gesinterd. Fabrikanten verhitten de grondstoffen onder hoge druk tot werkstukken met de gewenste eigenschappen.

Typische kenmerken van de thermistor in één oogopslag
De NTC-weerstand is verkrijgbaar in bereiken van één ohm tot 100 megohm. De componenten kunnen worden gebruikt bij temperaturen van -60 tot +200 graden Celsius en bereiken toleranties van 0,1 tot 20 procent. Bij de keuze van een thermistor moet rekening worden gehouden met verschillende parameters. Een van de belangrijkste is de nominale weerstand. Deze geeft de weerstandswaarde aan bij een bepaalde nominale temperatuur (meestal 25 graden Celsius) en wordt gemarkeerd met een hoofdletter R en de temperatuur. Bijvoorbeeld R25 voor de weerstandswaarde bij 25 graden Celsius. Het specifieke gedrag bij verschillende temperaturen is ook relevant. Dit kan worden gespecificeerd met tabellen, formules of grafieken en moet absoluut overeenkomen met de gewenste toepassing. Verdere karakteristieke waarden van de NTC-weerstanden hebben betrekking op de toleranties en bepaalde temperatuur- en spanningsgrenzen.

Verschillende toepassingsgebieden voor een NTC-weerstand
Net als een PTC-weerstand is een NTC-weerstand ook geschikt voor temperatuurmeting. De weerstandswaarde verandert afhankelijk van de omgevingstemperatuur. Om de resultaten niet te vervalsen, moet de zelfopwarming zoveel mogelijk worden beperkt. De zelfopwarming tijdens de stroomdoorgang kan echter worden gebruikt om de inschakelstroom te beperken. Omdat de NTC-weerstand na het inschakelen van elektrische apparaten koud is, vloeit er aanvankelijk slechts een geringe stroom. Na enige tijd in bedrijf warmt de thermistor op, daalt de elektrische weerstand en vloeit er meer stroom. Elektrische apparaten bereiken op deze manier hun volledige vermogen met een zekere vertraging.

Een NTC-weerstand geleidt elektrische stroom slechter bij lage temperaturen. Als de omgevingstemperatuur stijgt, neemt de weerstand van de zogenaamde warme geleiders merkbaar af. Het bijzondere gedrag van de halfgeleiderelementen kan voornamelijk worden gebruikt voor temperatuurmeting, inschakelstroombegrenzing of voor het vertragen van diverse regelingen.