Wat is een NTC-temperatuursensor?
Om de functie en toepassing van de NTC-temperatuursensor te begrijpen, moeten we eerst weten wat NTC-thermistor is.
Hoe de NTC-temperatuursensor werkt, eenvoudig uitgelegd
Hete geleiders of warme geleiders zijn elektronische weerstanden met negatieve temperatuurcoëfficiënten (kortweg NTC). Als er stroom door de componenten vloeit, neemt hun weerstand af bij toenemende temperaturen. Als de omgevingstemperatuur daalt (bijvoorbeeld in een dompelhuls), reageren de componenten daarentegen met toenemende weerstand. Vanwege dit bijzondere gedrag noemen experts een NTC-weerstand ook wel een NTC-thermistor.
De elektrische weerstand neemt af als elektronen bewegen
NTC-weerstanden bestaan uit halfgeleidermaterialen, waarvan de geleidbaarheid doorgaans tussen die van elektrische geleiders en elektrische niet-geleiders ligt. 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 toenemende temperatuur geleiden thermistors elektriciteit veel beter – hun elektrische weerstand neemt af. De componenten worden onder meer gebruikt als temperatuursensoren, maar hiervoor moeten ze wel aangesloten worden op een spanningsbron en een ampèremeter.
Fabricage en eigenschappen van de warme en koude geleiders
Een NTC-weerstand kan zeer zwak of op bepaalde plaatsen zeer sterk reageren op veranderingen in de omgevingstemperatuur. Het specifieke gedrag hangt in principe af van de vervaardiging van de componenten. Op deze manier passen producenten de mengverhouding van oxiden of de dotering van de metaaloxiden aan de gewenste omstandigheden aan. Maar de eigenschappen van de componenten kunnen ook tijdens het productieproces zelf worden beïnvloed. Bijvoorbeeld door het zuurstofgehalte in de stookatmosfeer of de individuele afkoelsnelheid van de elementen.
Verschillende materialen voor een NTC-weerstand
Om ervoor te zorgen dat thermistoren hun karakteristieke gedrag vertonen, worden zuivere halfgeleidermaterialen, samengestelde halfgeleiders of metaallegeringen gebruikt. Deze laatste bestaan meestal uit metaaloxiden (verbindingen van metalen 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 zodanig dat er werkstukken met de gewenste eigenschappen ontstaan.
Typische kenmerken van de thermistor in één oogopslag
De NTC-weerstand is verkrijgbaar in bereiken van één ohm tot 100 megaohm. De componenten zijn toepasbaar van min 60 tot plus 200 graden Celsius en behalen toleranties van 0,1 tot 20 procent. Als het gaat om het selecteren van een thermistor, moet er rekening worden gehouden met verschillende parameters. Een van de belangrijkste is de nominale weerstand. Het 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. Ook het specifieke gedrag bij verschillende temperaturen is relevant. Dit kan worden gespecificeerd met tabellen, formules of grafieken en moet absoluut aansluiten bij 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 zelfverhitting tijdens de stroom kan echter worden gebruikt om de inschakelstroom te beperken. Omdat de NTC-weerstand na het inschakelen van elektrische apparaten koud is, zodat er eerst maar een beetje stroom vloeit. Na enige tijd in bedrijf wordt de thermistor warm, de elektrische weerstand daalt en er vloeit meer stroom. Elektrische apparaten bereiken op deze manier met een bepaalde tijdsvertraging hun volledige prestatie.
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 vooral worden gebruikt voor temperatuurmetingen, voor inschakelstroombegrenzing of voor het vertragen van diverse regelingen.
Posttijd: 18 januari 2024