In der modernen Elektroniktechnik sind die Zuverlässigkeit und Stabilität von Stromversorgungssystemen von größter Bedeutung.die zu Beschädigungen der Ausrüstung führen könnenUm diese Herausforderungen zu bewältigen, setzen Ingenieure verschiedene Schutztechnologien ein, die die Sicherheit vonunter denen Thermistoren aufgrund ihrer einzigartigen temperaturempfindlichen Eigenschaften als entscheidende Lösung aufgetaucht sind.
1Grundprinzipien von Thermistoren
Thermistoren sind Halbleitergeräte, deren Widerstand mit der Temperatur signifikant variiert.
1.1 Widerstands-Temperatur-Beziehung
Der Widerstand von Halbleitermaterialien folgt dieser exponentiellen Beziehung:
Der Wert der in Anhang I der Verordnung (EU) Nr. 528/2012 aufgeführten Daten ist in der Liste der Daten zu entnehmen.
Hier steht ρ für die Widerstandsfähigkeit, ρ0 ist eine Materialkonstante, Eg ist die Bandgap-Energie, k ist die Boltzmann-Konstante und T ist die absolute Temperatur.
1.2 Einstufung von Thermistoren
Aufgrund ihrer Widerstands-Temperatur-Eigenschaften werden Thermistoren in zwei Kategorien eingeteilt:
-
Mit einem Positivtemperaturkoeffizienten (PTC)Der Widerstand steigt mit steigender Temperatur innerhalb eines bestimmten Bereichs.
-
Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizient (NTC):Der Widerstand sinkt mit steigender Temperatur.
2. PTC-Thermistoren
2.1 Funktionsprinzip
PTC-Thermistoren weisen eine starke Widerstandssteigerung auf, wenn sich die Temperatur ihrem Curie-Punkt (Tc) nähert. Diese Eigenschaft macht sie ideal für die Überspannungsunterdrückung und den Überstromschutz.
Die PTC-Thermistoren bestehen typischerweise aus Barium-Titanat (BaTiO3) Keramik, die mit Elementen wie Lanthan oder Strontium bestückt ist.Ein Phasenwechsel in der Kristallstruktur verursacht einen dramatischen Anstieg der Resistivität..
2.2 Hauptmerkmale
- Positiver Temperaturkoeffizient
- Definierte Curie-Temperatur (Tc)
- Fähigkeit zur Selbstwiederherstellung nach Störung
- Hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer
- Ausgezeichnete Überspannungsabsorptionsfähigkeit
2.3 Anwendungen
PTC-Thermistoren erfüllen mehrere Funktionen in elektronischen Geräten:
- Einschränkung der Stromversorgung
- Schaltkreise zum Schutz vor Überstrom
- Motorschutz gegen Überlastung/Stall
- mit einer Leistung von mehr als 1000 W
- Temperaturmesssysteme
- Vermessungsschaltkreise in CRT-Displays
- Heizelemente in kleinen Geräten
3. NTC-Thermistoren
3.1 Funktionsprinzip
NTC-Thermistoren weisen mit steigender Temperatur einen abnehmenden Widerstand auf, was sie für Temperatursensoren, Kompensations- und Soft-Start-Anwendungen wertvoll macht.
Die NTC-Thermistoren sind aus gesinterten Metalloxiden (Mangan-, Nickel- und Kobalt-Oxide) hergestellt und weisen eine hohe Widerstandsfähigkeit bei niedrigen Temperaturen auf.Verringerung des Widerstands.
3.2 Hauptmerkmale
- Negativer Temperaturkoeffizient
- Hochtemperaturempfindlichkeit
- Schnelle Reaktion auf Temperaturänderungen
- Kompakte Formfaktor
- Kostenwirksame Lösung
- Fähigkeit zur präzisen Stromregelung
3.3 Anwendungen
Die NTC-Thermistoren finden eine weit verbreitete Verwendung in:
- Temperaturmess- und Kontrollsysteme
- Temperaturkompensation der Schaltung
- Schaltkreise für den weichen Start von Stromversorgungen
- Überspannungsstrombegrenzung
- PWM-Motor/LED-Steuerung
- Batterieladungssysteme
- Elektronik für die Automobilindustrie
- Medizinische Überwachungsausrüstung
4PTC- und NTC-Thermistoren: Vergleichende Analyse
| Eigenschaften |
PTC-Thermistor |
NTC-Thermistor |
| Temperaturkoeffizient |
Positiv (R↑ mit T↑) |
Negativ (R↓ mit T↑) |
| Hauptanwendungen |
Überspannungsschutz, Überstromschutz, zurücksetzbare Sicherungen |
Temperatursensoren, Kompensationsschaltkreise und Soft-Start-Schaltkreise |
| Vorteile |
Starke Überspannungsabsorption, Selbstreset, hohe Zuverlässigkeit |
Hohe Empfindlichkeit, schnelle Reaktion, kompakte Größe, geringe Kosten |
| Einschränkungen |
Langsamere Reaktion, begrenzt durch die Curie-Temperatur |
Nichtlineare Reaktion, anfällig für Selbstheizung |
5. Anwendungen zur Überspannungsunterdrückung
Eintrittsströme kurze, hochauflösende Stromspitzen beim Starten oder bei vorübergehenden Ereignissen stellen erhebliche Risiken für elektronische Komponenten dar.
5.1 PTC im Überspannungsschutz
PTC-Thermistoren reagieren auf Stromschwellen, indem sie sich schnell erwärmen, was ihren Widerstand erhöht und den Stromfluss begrenzt.Sie kühlen sich ab und setzen sich automatisch auf ihren Niedrigwiderstandszustand zurück..
5.2 NTC in Soft-Start-Schaltkreisen
NTC-Thermistoren in Soft-Start-Anwendungen weisen zunächst einen hohen Widerstand auf, um den Einlaufstrom zu begrenzen, und reduzieren dann allmählich den Widerstand, wenn sie sich erwärmen, so dass ein normaler Betrieb möglich ist.
6Auswahlkriterien
Zu den wichtigsten Faktoren bei der Auswahl von Thermistoren gehören:
- Überspannungsstromgröße und Dauer Toleranz
- Nennwerte für Spannung und Strom
- Betriebstemperaturbereich
- Anforderungen an die Reaktionszeit
- Beschränkungen der physischen Größe
- Zuverlässigkeitsspezifikationen
- Sicherheitsbescheinigungen
7Installations- und Gebrauchsanweisungen
- Beibehalten des Betriebs innerhalb der Nennvorgaben
- Vermeiden Sie extreme Temperaturen oder Feuchtigkeit
- Mechanische Belastungen verhindern
- Verwenden Sie geeignete Lötverfahren
- Regelmäßige Leistungsüberprüfungen durchführen
8. Zukünftige Entwicklungen
Zu den neuen Trends in der Thermistortechnik gehören:
- Miniaturisierung für kompakte Geräte
- Verbesserte Messgenauigkeit
- Verbesserte Zuverlässigkeitsstandards
- Integration mit IoT und intelligenten Systemen
- Fortgeschrittene Materialforschung
9Schlussfolgerung.
Thermistoren dienen als kritische Komponenten in der modernen Elektronik und bieten wesentliche Temperaturempfindungs- und Schutzfunktionen.Das Verständnis der Unterschiede zwischen PTC- und NTC-Varianten ermöglicht es Ingenieuren, optimale Lösungen für verschiedene Anwendungen zu entwickeln.Da sich elektronische Systeme weiterentwickeln, wird die Thermistortechnologie weiterentwickelt, um den neuen Anforderungen an Leistung, Zuverlässigkeit und Integration gerecht zu werden.
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