مقدمة إلى الثرمستور NTC

تُستخدم الثرمستورات بشكل أساسي لمراقبة درجة الحرارة والحماية من الحرارة الزائدة وما إلى ذلك. وهي عبارة عن مقاوم أشباه الموصلات حساس لدرجة الحرارة وتتغير مقاومته بشكل كبير مع التغيرات في درجة الحرارة. يستخدم التأثير الحساس للحرارة لمواد أشباه الموصلات لقياس درجة الحرارة والتحكم فيها، ويستخدم على نطاق واسع في الأجهزة والأنظمة الإلكترونية المختلفة. تتميز الثرمستورات بمزايا الحجم الصغير وسرعة الاستجابة السريعة ودقة القياس العالية. ولذلك، فقد تم استخدامها على نطاق واسع في قياس درجة الحرارة، والتحكم في درجة الحرارة، وحماية التيار الزائد وغيرها من المجالات. يتم تمثيل الرموز النصية بشكل عام بواسطة "RT".

يعتمد مبدأ عمل الثرمستور على التأثير الحساس للحرارة للمواد شبه الموصلة. عندما تتغير درجة الحرارة، يتغير تركيز وحالة حركة الناقلات (الإلكترونات والثقوب) داخل المادة شبه الموصلة، مما يؤدي إلى تغير في قيمة المقاومة. تشمل التصنيفات الشائعة PTC وNTC، وهناك أيضًا نسبة النقر إلى الظهور:

معامل درجة الحرارة الإيجابية - الثرمستور PTC (معامل درجة الحرارة الإيجابية)، تزداد مقاومة الثرمستور مع زيادة درجة الحرارة. غالبًا ما يتم استخدامه في الحماية من زيادة التيار والحماية من التيار الزائد (مثل الصمامات القابلة لإعادة الضبط) والحماية من درجة الحرارة الزائدة. إنها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب ضبطًا تلقائيًا للطاقة والتخلص من تقلبات درجات الحرارة.

معامل درجة الحرارة السالبة – الثرمستور NTC (معامل درجة الحرارة السالبة)، تتناقص مقاومة الثرمستور مع زيادة درجة الحرارة. غالبًا ما يتم استخدامه في سيناريوهات مثل الحماية من زيادة التيار، وتعويض درجة الحرارة، وقياس درجة الحرارة والتحكم في درجة الحرارة، وهو مناسب بشكل خاص للمناسبات التي تتطلب قياسًا دقيقًا لدرجة الحرارة.

يتميز الثرمستور ذو درجة الحرارة الحرجة-CTR (مقاوم درجة الحرارة Criti Cal) بخصائص طفرة المقاومة السلبية. عند درجة حرارة معينة، تنخفض قيمة المقاومة مع زيادة درجة الحرارة، ويكون معامل درجة الحرارة سالبًا كبيرًا. المادة المكونة عبارة عن جسم متكلس مختلط من أكاسيد العناصر مثل الفاناديوم والباريوم والسترونتيوم والفوسفور. وهو شبه موصل زجاجي، لذلك يطلق عليه أيضًا الثرمستور الزجاجي. غالبًا ما يتم استخدام نسبة النقر إلى الظهور (CTR) لإنذارات التحكم في درجة الحرارة والتطبيقات الأخرى.

الفرق بين الثرمستور PTC والثرمستور NTC:

عادة ما تكون الثرمستورات PTC مصنوعة من البلاتين والأكسيد والبوليمر ومواد أخرى. سمات:

1. خصائص المقاومة: تخضع هذه المواد لتغيرات طورية ضمن نطاق درجة حرارة محدد (درجة حرارة كوري)، مما يؤدي إلى تغير حاد في قيمة المقاومة.

2. الحماية من التيار الزائد والسخونة الزائدة: يتميز بخصائص معامل درجة الحرارة الإيجابية، أي أن مقاومته تزداد مع زيادة درجة الحرارة. تتيح هذه الخاصية لمادة PTC الحد من تدفق التيار ولعب دور وقائي عندما ترتفع درجة الحرارة إلى مستوى معين.

3. الاسترجاع الذاتي: عند تبريده تحت درجة حرارة معينة، تعود المقاومة إلى مستوى أقل، مما يسمح باستخدامه عدة مرات.

4. تيار التشغيل العالي: الحد الأقصى لتيار التشغيل يمكن أن يصل إلى عشرات الأمبير.

تشتمل مواد الثرمستورات NTC بشكل أساسي على اثنين أو أكثر من أكاسيد المعادن مثل المنغنيز والنحاس والسيليكون والكوبالت والحديد والنيكل والزنك. سمات:

1. الحساسية لدرجات الحرارة العالية: تختلف المقاومة والثوابت المادية لهذه المواد حسب نسبة تركيبها وجو التلبيد ودرجة حرارة التلبيد والحالة الهيكلية. تتميز هذه المادة بحساسية وثبات عاليين، وتتغير قيمة مقاومتها بشكل مستمر مع درجة الحرارة.

2. الاستقرار الجيد: نطاق تغيير قيمة المقاومة صغير نسبيًا، واتجاه التغيير مستقر نسبيًا. وهذا يعني أنه يمكنه الحفاظ على أداء أكثر دقة على مدى فترات طويلة من الاستخدام.

3. الاستجابة الحرارية السريعة: تتميز بسرعة الاستجابة الحرارية السريعة ويمكنها استشعار تغيرات درجة الحرارة في وقت قصير وعكسها بسرعة في قيمة المقاومة.

تستخدم الثرمستورات NTC بشكل أساسي في نوع الطاقة ونوع قياس درجة الحرارة.

يمكن لقيمة مقاومة الثرمستور NTC من نوع الطاقة عند درجة الحرارة العادية وتأثير التأخير الحراري الناجم عن القصور الذاتي الحراري أن تمنع بشكل فعال ذروة التيار الزائد (حتى عشرات العشرات) في دائرة الطاقة (خاصة دائرة مرشح السعة الكبيرة ذات الجهد العالي) أثناء بدء التشغيل. مرات أو حتى مائة مرة تيار التشغيل العادي)، وبعد الانتهاء من وظيفة قمع التيار المتصاعد، وذلك بسبب تأثير التسخين الذاتي للتيار الذي يمر عبره (بما في ذلك التيار المتصاعد وتيار التشغيل العادي للدائرة) ، ترتفع درجة حرارة المقاوم، ونوع الطاقة NTC ستنخفض قيمة مقاومة الثرمستور إلى مستوى صغير جدًا، وسيستهلك انخفاض الجهد الناتج طاقة قليلة جدًا، ولن يؤثر على تيار التشغيل العادي. تشمل النماذج شائعة الاستخدام سلسلة MF72.

يعد الثرمستور NTC لقياس درجة الحرارة أحد أكثر أجهزة استشعار درجة الحرارة استخدامًا لأن العلاقة بين مقاومته ودرجة الحرارة تتماشى تقريبًا مع قانون الدالة الأسية ويمكن أن تنتج منحنى مميزًا لمقاومة درجة الحرارة. تشتمل مستشعرات درجة الحرارة الأخرى على كاشفات درجة الحرارة المقاومة RTD، وأجهزة الاستشعار المزدوجة الحرارية، وأجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء، وأجهزة استشعار درجة الحرارة المتكاملة الرقمية/التناظرية IC، وما إلى ذلك.