เทอร์มิสเตอร์มีคุณสมบัติอะไรบ้าง?

เทอร์มิสเตอร์เป็นตัวต้านทานชนิดหนึ่งซึ่งมีความต้านทานเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามอุณหภูมิ ในฐานะซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ฉันมักจะพบลูกค้าที่สนใจคุณสมบัติของเทอร์มิสเตอร์ เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้เป็นตัวกำหนดการใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ในบล็อกนี้ ผมจะเจาะลึกคุณสมบัติหลักของเทอร์มิสเตอร์ และอภิปรายถึงผลกระทบในการใช้งานจริง

1. อุณหภูมิ - ความสัมพันธ์ความต้านทาน

คุณสมบัติพื้นฐานที่สุดของเทอร์มิสเตอร์คือความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและความต้านทาน เทอร์มิสเตอร์มีสองประเภทหลักตามความสัมพันธ์นี้: เทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (NTC) และเทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC)

เทอร์มิสเตอร์ชนิด NTC

เทอร์มิสเตอร์ NTC เป็นชนิดที่ใช้กันมากที่สุด ความต้านทานจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เนื่องจากในเทอร์มิสเตอร์ชนิด NTC เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ตัวพาประจุ (อิเล็กตรอนหรือรู) จะถูกปล่อยเข้าสู่แถบการนำไฟฟ้ามากขึ้นเนื่องจากการกระตุ้นด้วยความร้อน ความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ระหว่างความต้านทาน ($R_T$) และอุณหภูมิ ($T$) สำหรับเทอร์มิสเตอร์ NTC สามารถประมาณได้โดยสมการ Steinhart - Hart:

$\frac{1}{T}=A + B\ln(R_T)+C(\ln(R_T))^3$

โดยที่ $A$, $B$ และ $C$ คือสัมประสิทธิ์ Steinhart - Hart ซึ่งมีความจำเพาะสำหรับเทอร์มิสเตอร์แต่ละตัวและถูกกำหนดผ่านการสอบเทียบ

เทอร์มิสเตอร์ NTC ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานตรวจจับอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น ในระบบพัดลมควบคุมอุณหภูมิ เทอร์มิสเตอร์ NTC จะตรวจจับอุณหภูมิโดยรอบ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ NTC จะลดลง ซึ่งจะทำให้แรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งวงจรแรงดัน - ตัวแบ่งเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้านี้จะใช้เพื่อควบคุมความเร็วของพัดลม

เทอร์มิสเตอร์พีทีซี

ในทางกลับกัน เทอร์มิสเตอร์ PTC มีความต้านทานที่เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เทอร์มิสเตอร์ PTC มีสองประเภทย่อย: เทอร์มิสเตอร์ PTC แบบซิลิคอนและเทอร์มิสเตอร์ PTC แบบเซรามิก

เทอร์มิสเตอร์ซิลิคอน PTC มีความต้านทานเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงกับอุณหภูมิในช่วงที่กำหนด มักใช้ในการวัดอุณหภูมิและการชดเชยที่แม่นยำ

เทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์ PTC แบบเซรามิกหรือที่เรียกว่าเทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์ PTC แบบสวิตช์ มีความต้านทานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิหนึ่งที่เรียกว่าอุณหภูมิคูรี ต่ำกว่าอุณหภูมิ Curie ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ PTC แบบเซรามิกค่อนข้างต่ำ เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิกูรี ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นหลายขนาด คุณสมบัตินี้ทำให้เทอร์มิสเตอร์ PTC แบบเซรามิกเหมาะสำหรับการป้องกันกระแสไฟเกิน ตัวอย่างเช่น ในเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ เทอร์มิสเตอร์ PTC แบบเซรามิกสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับแบตเตอรี่ได้ หากกระแสไฟฟ้าเกินระดับที่ปลอดภัย อุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์ PTC จะเพิ่มขึ้น และความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งจะจำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้า และป้องกันแบตเตอรี่จากการชาร์จไฟเกิน

2. ความไว

ความไวของเทอร์มิสเตอร์หมายถึงการเปลี่ยนแปลงความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหนึ่งหน่วย เป็นคุณสมบัติที่สำคัญเนื่องจากเป็นตัวกำหนดว่าเทอร์มิสเตอร์สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้แม่นยำเพียงใด

สำหรับเทอร์มิสเตอร์ NTC โดยทั่วไปความไวจะสูงขึ้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า ความไว ($\alpha$) ถูกกำหนดให้เป็นการเปลี่ยนแปลงเศษส่วนของความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิขององศาเซลเซียส:

$\alpha=\frac{1}{R}\frac{dR}{dT}$

ความไวที่สูงขึ้นหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อยจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานอย่างมาก ทำให้ง่ายต่อการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ อย่างไรก็ตาม เทอร์มิสเตอร์ที่มีความไวสูงอาจมีแนวโน้มที่จะเกิดสัญญาณรบกวนและความไม่เสถียรมากกว่า

3. ความแม่นยำ

ความแม่นยำเป็นคุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งของเทอร์มิสเตอร์ มันหมายถึงว่าความต้านทานที่วัดได้นั้นสอดคล้องกับอุณหภูมิจริงมากน้อยเพียงใด ความแม่นยำของเทอร์มิสเตอร์ได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ รวมถึงกระบวนการผลิต การสอบเทียบ และสภาพแวดล้อม

ในระหว่างกระบวนการผลิต ความแปรผันขององค์ประกอบและโครงสร้างของวัสดุอาจทำให้เกิดความแตกต่างในลักษณะอุณหภูมิและความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการสอบเทียบที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการวัดอุณหภูมิมีความแม่นยำ การสอบเทียบเกี่ยวข้องกับการวัดความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ที่อุณหภูมิต่างๆ ที่ทราบ จากนั้นใช้จุดข้อมูลเหล่านี้เพื่อกำหนดค่าสัมประสิทธิ์สไตน์ฮาร์ต - ฮาร์ต

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ความชื้น ความดัน และความเครียดทางกล อาจส่งผลต่อความแม่นยำของเทอร์มิสเตอร์ด้วย ตัวอย่างเช่น ความชื้นสูงอาจทำให้วัสดุเทอร์มิสเตอร์ดูดซับความชื้น ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าได้

4. เวลาตอบสนอง

เวลาตอบสนองของเทอร์มิสเตอร์คือเวลาที่เทอร์มิสเตอร์ใช้เพื่อไปถึงเปอร์เซ็นต์ที่ระบุ (ปกติคือ 63.2%) ของค่าความต้านทานสุดท้ายเมื่ออุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลงขั้นหนึ่ง เป็นคุณสมบัติที่สำคัญในการใช้งานที่ต้องตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว เช่น ในวงจรป้องกันความร้อน

เวลาตอบสนองของเทอร์มิสเตอร์ขึ้นอยู่กับขนาดทางกายภาพ รูปร่าง และค่าการนำความร้อนของตัวกลางที่อยู่รอบๆ โดยทั่วไป เทอร์มิสเตอร์ที่มีขนาดเล็กจะมีเวลาตอบสนองที่สั้นกว่าเนื่องจากมีมวลความร้อนน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น เทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์แบบยึดบนพื้นผิวมักจะมีเวลาตอบสนองที่เร็วกว่าเมื่อเทียบกับเทอร์มิสเตอร์เทอร์มิสเตอร์แบบทะลุรูที่ใหญ่กว่า

5. เครื่องทำความร้อนด้วยตนเอง

เมื่อกระแสไหลผ่านเทอร์มิสเตอร์ มันจะกระจายพลังงานในรูปของความร้อนตามสูตร $P = I^2R$ โดยที่ $I$ คือกระแส และ $R$ คือความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ การทำความร้อนด้วยตนเองนี้อาจทำให้อุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อม ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดอุณหภูมิ

ผลกระทบจากการสร้างความร้อนได้เองมีลักษณะเฉพาะคือค่าคงที่การกระจาย ($\delta$) ซึ่งหมายถึงกำลังไฟฟ้าที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์ขึ้น 1°C เหนืออุณหภูมิโดยรอบ เพื่อลดผลกระทบจากการเกิดความร้อนในตัวเองให้เหลือน้อยที่สุด ควรรักษากระแสที่ไหลผ่านเทอร์มิสเตอร์ให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในการใช้งานบางประเภท จะใช้แหล่งจ่ายกระแสคงที่เพื่อให้แน่ใจว่ากระแสคงที่และกระแสต่ำผ่านเทอร์มิสเตอร์

การใช้งานและข้อเสนอผลิตภัณฑ์ของเรา

เทอร์มิสเตอร์ถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการวัดอุณหภูมิและการควบคุมอุณหภูมิ การป้องกันกระแสไฟเกิน และการจำกัดกระแสไฟกระชาก ในฐานะซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เรานำเสนอเทอร์มิสเตอร์คุณภาพสูงพร้อมคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม นอกจากเทอร์มิสเตอร์แล้ว เรายังจำหน่ายชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อีกมากมาย เช่นCBB65 ตัวเก็บประจุมอเตอร์กระแสสลับ,ตัวเก็บประจุสตาร์ท CD60, และCBB61 AC มอเตอร์สตาร์ทตัวเก็บประจุ.

หากคุณสนใจเทอร์มิสเตอร์หรือส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ของเรา เรายินดีต้อนรับคุณที่จะติดต่อเราเพื่อขอการจัดซื้อและหารือเพิ่มเติม เรามีทีมงานมืออาชีพที่สามารถให้ข้อมูลผลิตภัณฑ์โดยละเอียดและการสนับสนุนด้านเทคนิคแก่คุณเพื่อช่วยคุณเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานของคุณ

อ้างอิง

• "เทอร์มิสเตอร์: ทฤษฎี การออกแบบ และการประยุกต์" โดย John W. Horton
• "อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และทฤษฎีวงจร" โดย Robert L. Boylestad และ Louis Nashelsky
• เอกสารข้อมูลผู้ผลิตของเทอร์มิสเตอร์ต่างๆ