Com jutjar la qualitat d'un termistor? Com triar el termistor adequat per a les vostres necessitats?

Avaluar el rendiment d'un termistor i seleccionar un producte adequat requereix una consideració exhaustiva tant dels paràmetres tècnics com dels escenaris d'aplicació. Aquí teniu una guia detallada:

I. Com jutjar la qualitat d'un termistor?

Els paràmetres clau de rendiment són el nucli de l'avaluació:

1. Valor de resistència nominal (R25):

• Definició:El valor de la resistència a una temperatura de referència específica (normalment 25 °C).
• Judici de qualitat:El valor nominal en si mateix no és inherentment bo o dolent; la clau és si compleix els requisits de disseny del circuit d'aplicació (per exemple, divisor de tensió, limitació de corrent). La consistència (la dispersió dels valors de resistència dins del mateix lot) és un indicador crucial de la qualitat de fabricació: una dispersió més petita és millor.
• Nota:NTC i PTC tenen rangs de resistència molt diferents a 25 °C (NTC: ohms a megaohms, PTC: normalment ohms a centenars d'ohms).

2. Valor B (valor beta):

• Definició:Un paràmetre que descriu la sensibilitat del canvi de resistència del termistor amb la temperatura. Normalment es refereix al valor de B entre dues temperatures específiques (per exemple, B25/50, B25/85).
• Fórmula de càlcul: B = (T1 * T2) / (T2 - T1) * ln(R1/R2)
• Judici de qualitat:
  • NTC:Un valor de B més alt indica una major sensibilitat a la temperatura i un canvi de resistència més pronunciat amb la temperatura. Els valors de B alts ofereixen una resolució més alta en la mesura de la temperatura, però una pitjor linealitat en amplis rangs de temperatura. La consistència (dispersió del valor de B dins d'un lot) és crítica.
  • PTC:El valor B (tot i que el coeficient de temperatura α és més comú) descriu la velocitat d'augment de la resistència per sota del punt de Curie. Per a aplicacions de commutació, la inclinació del salt de resistència prop del punt de Curie (valor α) és clau.
  • Nota:Diferents fabricants poden definir valors B utilitzant diferents parells de temperatura (T1/T2); assegureu-vos de la coherència en la comparació.

3. Precisió (tolerància):

• Definició:El rang de desviació admissible entre el valor real i el valor nominal. Normalment es classifica com:
  • Precisió del valor de resistència:Desviació admissible de la resistència real respecte a la resistència nominal a 25 °C (per exemple, ±1%, ±3%, ±5%).
  • Precisió del valor B:Desviació admissible del valor real de B respecte al valor nominal de B (per exemple, ±0,5%, ±1%, ±2%).
  • Judici de qualitat:Una precisió més alta indica un millor rendiment, generalment a un cost més elevat. Les aplicacions d'alta precisió (per exemple, mesurament de temperatura de precisió, circuits de compensació) requereixen productes d'alta precisió (per exemple, ±1% R25, ±0,5% valor B). Els productes de menor precisió es poden utilitzar en aplicacions menys exigents (per exemple, protecció contra sobrecorrent, indicació aproximada de temperatura).

4. Coeficient de temperatura (α):

• Definició:La taxa relativa de resistència canvia amb la temperatura (normalment a prop de la temperatura de referència de 25 °C). Per a NTC, α = - (B / T²) (%/°C); per a PTC, hi ha una petita α positiva per sota del punt de Curie, que augmenta dràsticament a prop seu.
• Judici de qualitat:Un valor alt de |α| (negatiu per a NTC, positiu per a PTC prop del punt de commutació) és un avantatge en aplicacions que requereixen una resposta ràpida o una alta sensibilitat. Tanmateix, això també significa un rang de funcionament efectiu més estret i una pitjor linealitat.

5. Constant de temps tèrmica (τ):

• Definició:En condicions de potència zero, el temps necessari perquè la temperatura del termistor canviï en un 63,2% de la diferència total quan la temperatura ambient experimenta un canvi gradual.
• Judici de qualitat:Una constant de temps més petita significa una resposta més ràpida als canvis de temperatura ambient. Això és crucial per a aplicacions que requereixen una mesura o reacció ràpida de la temperatura (per exemple, protecció contra sobretemperatura, detecció de flux d'aire). La constant de temps està influenciada per la mida del paquet, la capacitat calorífica del material i la conductivitat tèrmica. Els NTC de microesferes petites i no encapsulades responen més ràpidament.

6. Constant de dissipació (δ):

• Definició:La potència necessària per augmentar la temperatura del termistor 1 °C per sobre de la temperatura ambient a causa de la seva pròpia dissipació de potència (unitat: mW/°C).
• Judici de qualitat:Una constant de dissipació més alta significa menys efecte d'autoescalfament (és a dir, un augment de temperatura més petit per al mateix corrent). Això és molt important per a una mesura precisa de la temperatura, ja que un autoescalfament baix significa errors de mesura més petits. Els termistors amb constants de dissipació baixes (mida petita, encapsulat aïllat tèrmicament) són més propensos a errors d'autoescalfament significatius a causa del corrent de mesura.

7. Potència màxima nominal (Pmax):

• Definició:La potència màxima a la qual el termistor pot funcionar de manera estable a llarg termini a una temperatura ambient especificada sense danys ni deriva permanent dels paràmetres.
• Judici de qualitat:Ha de complir el requisit màxim de dissipació de potència de l'aplicació amb un marge suficient (normalment reduït). Les resistències amb una capacitat de maneig de potència més alta són més fiables.

8. Rang de temperatura de funcionament:

• Definició:L'interval de temperatura ambient dins del qual el termistor pot funcionar normalment mentre els paràmetres es mantenen dins dels límits de precisió especificats.
• Judici de qualitat:Un rang més ampli significa una major aplicabilitat. Assegureu-vos que les temperatures ambient més altes i més baixes de l'aplicació estiguin dins d'aquest rang.

9. Estabilitat i fiabilitat:

• Definició:La capacitat de mantenir una resistència i uns valors B estables durant un ús a llarg termini o després d'experimentar cicles de temperatura i emmagatzematge a alta/baixa temperatura.
• Judici de qualitat:Una alta estabilitat és fonamental per a les aplicacions de precisió. Els NTC encapsulats en vidre o tractats especialment generalment tenen una millor estabilitat a llarg termini que els encapsulats en epoxi. La resistència a la commutació (nombre de cicles de commutació que pot suportar sense fallar) és un indicador clau de fiabilitat per als PTC.

II. Com triar el termistor adequat per a les vostres necessitats?

El procés de selecció implica fer coincidir els paràmetres de rendiment amb els requisits de l'aplicació:

1. Identifiqueu el tipus d'aplicació:Aquest és el fonament.

• Mesura de temperatura: NTCes prefereix. Centreu-vos en la precisió (valor R i B), l'estabilitat, el rang de temperatura de funcionament, l'efecte d'autoescalfament (constant de dissipació), la velocitat de resposta (constant de temps), la linealitat (o si cal una compensació de linealització) i el tipus de paquet (sonda, SMD, encapsulat en vidre).
• Compensació de temperatura: NTCs'utilitza habitualment (compensant la deriva en transistors, cristalls, etc.). Assegureu-vos que les característiques de temperatura de l'NTC coincideixin amb les característiques de deriva del component compensat i prioritzeu l'estabilitat i la precisió.
• Limitació del corrent d'irrupció: NTCes prefereix. Els paràmetres clau sónValor de resistència nominal (determina l'efecte limitant inicial), corrent/potència màxima en estat estacionari(determina la capacitat de maneig durant el funcionament normal),Resistència màxima de corrent de sobretensió(valor I²t o corrent màxim per a formes d'ona específiques), iTemps de recuperació(temps per refredar-se fins a un estat de baixa resistència després de l'apagada, cosa que afecta les aplicacions de commutació freqüents).
• Protecció contra sobretemperatura/sobrecorrent: PTC(fusibles rearmables) s'utilitzen habitualment.
  • Protecció contra sobretemperatura:Trieu un PTC amb un punt de Curie lleugerament per sobre del límit superior de la temperatura de funcionament normal. Centreu-vos en la temperatura de desactivació, el temps de desactivació, la temperatura de reinici i la tensió/corrent nominal.
  • Protecció contra sobrecorrent:Trieu un PTC amb un corrent de manteniment lleugerament superior al corrent de funcionament normal del circuit i un corrent de desconnexió per sota del nivell que podria causar danys. Els paràmetres clau inclouen el corrent de manteniment, el corrent de desconnexió, la tensió màxima, el corrent màxim, el temps de desconnexió i la resistència.
  • Detecció de nivell/cabal de líquid: NTCs'utilitza habitualment, aprofitant el seu efecte d'autoescalfament. Els paràmetres clau són la constant de dissipació, la constant de temps tèrmica (velocitat de resposta), la capacitat de gestió de potència i el paquet (ha de resistir la corrosió del medi).

2. Determinar els requisits dels paràmetres clau:Quantificar les necessitats en funció de l'escenari d'aplicació.

• Rang de mesura:Temperatures mínimes i màximes a mesurar.
• Requisit de precisió de mesura:Quin rang d'error de temperatura és acceptable? Això determina la resistència requerida i el grau de precisió del valor B.
• Requisit de velocitat de resposta:Amb quina rapidesa s'ha de detectar un canvi de temperatura? Això determina la constant de temps necessària, cosa que influeix en l'elecció del paquet.
• Interfície del circuit:Funció del termistor en el circuit (divisor de tensió? limitador de corrent en sèrie?). Això determina el rang de resistència nominal requerit i el corrent/tensió d'accionament, afectant el càlcul de l'error d'autoescalfament.
• Condicions ambientals:Humitat, corrosió química, tensió mecànica, necessitat d'aïllament? Això afecta directament l'elecció del paquet (per exemple, epoxi, vidre, funda d'acer inoxidable, recobert de silicona, SMD).
• Límits de consum d'energia:Quant corrent d'accionament pot proporcionar el circuit? Quant augment de temperatura d'autoescalfament es permet? Això determina la constant de dissipació acceptable i el nivell de corrent d'accionament.
• Requisits de fiabilitat:Necessiteu una alta estabilitat a llarg termini? Heu de suportar commutacions freqüents? Necessiteu una capacitat de suport d'alta tensió/corrent?
• Restriccions de mida:Espai per a la placa de circuit imprès? Espai per a muntatge?

3. Trieu NTC o PTC:Això se sol determinar en funció del Pas 1 (tipus d'aplicació).

4. Filtreu models específics:

• Consulteu les fitxes tècniques del fabricant:Aquesta és la manera més directa i eficaç. Entre els principals fabricants hi ha Vishay, TDK (EPCOS), Murata, Semitec, Littelfuse, TR Ceramic, etc.
• Paràmetres de coincidència:A partir dels requisits clau identificats al pas 2, cerqueu a les fitxes tècniques models que compleixin els criteris de resistència nominal, valor B, grau de precisió, rang de temperatura de funcionament, mida del paquet, constant de dissipació, constant de temps, potència màxima, etc.
• Tipus de paquet:
  • Dispositiu de muntatge superficial (SMD):Mida petita, adequada per a SMT d'alta densitat, baix cost. Velocitat de resposta mitjana, constant de dissipació mitjana, menor maneig de potència. Mides comunes: 0201, 0402, 0603, 0805, etc.
  • Encapsulat en vidre:Resposta molt ràpida (constant de temps petita), bona estabilitat, resistent a altes temperatures. Petit però fràgil. Sovint s'utilitza com a nucli en sondes de temperatura de precisió.
  • Recobert d'epoxi:Cost baix, certa protecció. Velocitat de resposta, estabilitat i resistència a la temperatura mitjanes.
  • Amb plom axial/radial:Maneig de potència relativament més alt, fàcil per a soldadura manual o muntatge a través de forats.
  • Sonda amb carcassa de metall/plàstic:Fàcil de muntar i fixar, proporciona aïllament, impermeabilització, resistència a la corrosió i protecció mecànica. Velocitat de resposta més lenta (depèn de la carcassa/ompliment). Apte per a aplicacions industrials i electrodomèstics que necessiten un muntatge fiable.
  • Tipus d'alimentació de muntatge superficial:Dissenyat per a la limitació d'irrupcions d'alta potència, mida més gran i maneig de potència fort.

5. Tingueu en compte el cost i la disponibilitat:Seleccioneu un model rendible amb un subministrament estable i terminis de lliurament acceptables que compleixi els requisits de rendiment. Els models d'alta precisió, paquet especial i resposta ràpida solen ser més cars.

6. Realitzeu la validació de la prova si cal:Per a aplicacions crítiques, especialment les que impliquen precisió, velocitat de resposta o fiabilitat, proveu mostres en condicions de funcionament reals o simulades.

Resum dels passos de selecció

1. Definir les necessitats:Quina és l'aplicació? Mesurar què? Protegir què? Compensar què?
2. Determinar el tipus:NTC (Mesura/Compensació/Límit) o PTC (Protecció)?
3. Quantificar paràmetres:Rang de temperatura? Precisió? Velocitat de resposta? Potència? Mida? Medi ambient?
4. Reviseu les fitxes tècniques:Filtrar models candidats segons les necessitats i comparar taules de paràmetres.
5. Paquet de revisió:Seleccioneu el paquet adequat en funció de l'entorn, el muntatge i la resposta.
6. Comparació de costos:Trieu un model econòmic que compleixi els requisits.
7. Validació:Provar el rendiment de la mostra en condicions reals o simulades per a aplicacions crítiques.

Analitzant sistemàticament els paràmetres de rendiment i combinant-los amb els requisits específics de l'aplicació, podeu jutjar eficaçment la qualitat del termistor i seleccionar el més adequat per al vostre projecte. Recordeu que no hi ha el "millor" termistor, només el termistor "més adequat" per a una aplicació concreta. Durant el procés de selecció, les fitxes tècniques detallades són la vostra referència més fiable.