PTC-thermistoren kopen? Conrad Electronic

Advies

PTC-Widerstände » Kaltleiter

Wat zijn PTC-thermistoren?
Welke soorten PTC-thermistoren zijn er?

Karakteristieke waarden van de PTC-thermistoren
Waarvoor worden PTC-thermistoren gebruikt?

Wat zijn PTC-thermistoren?

Thermistor staat voor de groep elektrische halfgeleiderweerstanden waarvan de waarde reproduceerbaar verandert met de temperatuur.

PTC is een afkorting uit het Engels en staat voor "Positive Temperature Coefficient". Het staat voor de eigenschap dat PTC-thermistoren een positieve temperatuurcoëfficiënt hebben.

Dit betekent dat de elektrische weerstand bij hoge temperaturen toeneemt en de stroom afneemt. Bij lagere temperaturen neemt de weerstand af en de stroomsterkte toe.

PTC- of NTC-weerstanden behoren tot de groep van de thermistoren en zijn gemaakt van oxide-keramische materialen. Hun functie is omgekeerd aan elkaar. Een PTC-thermistor bestaat uit kristalelementen die aan hun grenzen barrièrelagen vormen. De diëlektrische constante is hoog onder de materiaalspecifieke Curietemperatuur, en de component heeft een lage weerstand. Bij toenemende verhitting wordt de component thermisch geactiveerd en komen ladingdragers vrij. De karakteristiek stijgt lineair en steil in dit werkgebied. Boven de temperatuur in het werkgebied verliest de PTC zijn lineaire gedrag en daalt de weerstand.

Welke soorten PTC-thermistoren zijn er?

De geladen PTC-thermistor (interne verwarming):
Als de PTC-thermistor van voldoende spanning wordt voorzien, treedt interne verwarming op als gevolg van de stroomsterkte. Als de temperatuur stijgt, neemt de weerstand toe en neemt de stroom af als de spanning toeneemt. Uiteindelijk wordt een stabiele toestand bereikt waarbij het geïnjecteerde vermogen via geleiding en straling van warmte aan de omgeving wordt afgestaan. Dit kan worden gebruikt voor toepassingen als tijdvertraging of voor overstroombegrenzing. Inductiemotoren worden gestart of beeldbuizen gedemagnetiseerd door te schakelen via korte stroompulsen. PTC-thermistoren worden vaak gebruikt als verwarmingselementen.

De onbelaste PTC-thermistor (externe verwarming):
De PTC-thermistor is onbelast wanneer er zulke lage stromen lopen dat er geen zelfverhitting optreedt. Deze toestand wordt nullastweerstand genoemd. Bij gebruik als temperatuursensor is het belangrijk op te merken dat de weerstand zowel spannings- als frequentieafhankelijk is. De weerstand die stijgt door verwarming wordt vaak gebruikt in beveiligingscircuits. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in wikkelingen van transformatoren of motoren om het apparaat uit te schakelen bij oververhitting. Veel types zijn ontworpen om te controleren wanneer de temperatuur boven of onder een bepaalde waarde komt. Met deze eigenschap wordt de PTC-thermistor gebruikt in temperatuurbewakingssystemen als aanpassing aan een referentietemperatuur.

Karakteristieke waarden van de PTC-thermistoren

Nominale weerstand	Aangezien de weerstand verandert afhankelijk van de temperatuur, is de nominale weerstand gegeven bij een temperatuur van 25°C. Daarom wordt een typische NTC-weerstand aangeduid met R(25) of (RT) en aangegeven in ohm.
Weerstand als functie van de temperatuur	De functie van de PTC-thermistor wordt gewoonlijk weergegeven door een karakteristieke curve. De weerstand wordt logaritmisch gedeeld, zodat in het werkgebied bij benadering een rechte lijn zichtbaar is. Net als bij de NTC-weerstand ligt het nominale bereik bij een referentietemperatuur van 25 °C tussen het begin- en eindbereik.
Initiële temperatuur en minimale weerstand	Het werkgebied begint bij het omslagpunt waar de begintemperatuur Tmin en de beginweerstand R(min) elkaar snijden. Tot dit punt is de weerstandswaarde bijna constant. Daarboven begint het werkgebied met de positieve temperatuurcoëfficiënt.
Referentietemperatuur en referentieweerstand	Het referentiepunt is het punt op de karakteristieke kromme vanwaar deze overgaat in een ongeveer lineair verloop. Uit dit punt worden de referentietemperatuur T(ref) en de referentieweerstand R(ref) gevormd. De referentieweerstand is tweemaal zo groot als de beginweerstand.
Nominale reactietemperatuur	Voor PTC-thermistoren die bedoeld zijn als temperatuursensoren voor bewakingsdoeleinden, wordt de referentietemperatuur gedefinieerd als de nominale reactietemperatuur T(NTT) met de bijbehorende weerstand R(NTT). De weerstandswaarde ligt in het sterk stijgende bereik van de karakteristiek.
Eindweerstand en eindtemperatuur	De maximale grenzen van het werkingsbereik liggen bij de eindweerstand R(E) en de eindtemperatuur T(E). Het sterk stijgende bereik van de karakteristieke curve eindigt op dit snijpunt.
Temperatuurcoëfficiënt	De verandering van de weerstand ten opzichte van de temperatuur hangt af van de materiaaleigenschappen. De temperatuurcoëfficiënt T(C) of T(CR) wordt uitgedrukt als percentage en geeft de veranderingssnelheid van de thermistor aan. Dit vormt de basis voor de karakteristieke curve.
Maximaal toelaatbare bedrijfstemperatuur	Dit is de hoogste oppervlaktetemperatuur T(surf) die een onderdeel in stationaire toestand mag aannemen.
Bedrijfstemperatuurbereik	Het temperatuurbereik waarin het gebruik van het onderdeel wordt aanbevolen. Diverse gegevensbladen bevatten ook informatie over de werking bij hogere spanningen.
Belastbaarheid	De nominale vermogensdissipatie is de belastbaarheidsspecificatie die de maximaal toelaatbare vermogensdissipatie bij een bepaalde referentietemperatuur beschrijft. De belastbaarheidsspecificatie P25 wordt gewoonlijk in het gegevensblad gespecificeerd bij een referentietemperatuur van 25 °C. Het kan gebeuren dat de verwarming en het vermogensverlies elkaar tegenwerken binnen de regelparameters. In dat geval wordt de informatie over het draagvermogen vaak niet op het gegevensblad vermeld.
Nominale spanning	De nominale spanning V(R) is de maximale bedrijfsspanning die voor de component is bedoeld.
Maximale bedrijfsspanning	De maximale bedrijfsspanning V(max) is de hoogste spanning die permanent op een onderdeel mag worden toegepast. De specificatie geldt bij de betreffende omgevingstemperatuur in het werkgebied van de karakteristiek.
Onderbrekingsspanning	De hoogste spanning waartegen de component bestand is, is de doorslagspanning V(BD). Daarna verliest het zijn functionele eigenschappen en kan het worden vernietigd.
Maximale meetspanning	Indien het onderdeel als temperatuursensor wordt gebruikt, is de maximale meetspanning V(meet) of V(max) de maximale bedrijfsspanning die op het onderdeel mag worden toegepast. Daarnaast kan het leiden tot fouten door zelfverhitting of veldsterkte-afhankelijkheid.
Spanning voor isolatietests	De isolatietestspanning V(ins) is de maximale spanning die gedurende de vijf seconden durende testprocedure tussen het lichaam van het onderdeel en zijn behuizing mag worden aangelegd.

Waarvoor worden PTC-thermistoren gebruikt?

Voor gebruik als temperatuursensor moet de invloed van zelfverhitting en de elektrische veldsterkte (varistoreffect) verwaarloosbaar zijn. Een richtwaarde voor de elektrische veldsterkte is 1 volt per millimeter. Daarom is een typische meetspanning maximaal 7 volt.

De basisschakeling voor temperatuurmeting is de spanningsdeler. Hier wordt de spanningsval over de PTC-thermistor geëvalueerd. Voor continue temperatuurmeting wordt het signaal zodanig versterkt dat het overeenkomt met het ingangsspanningsbereik van een downstream analoog-digitaalomzetter. Voor de bewaking van een willekeurige temperatuurwaarde wordt het signaal via een comparator vergeleken met een referentiespanning.

In tegenstelling tot de referentiespanning wordt de bewaking van de algemene temperatuur bereikt door de keuze van de thermistor. In dit geval is het gebruik van een comparator niet nodig, aangezien de PTC-thermistor rechtstreeks in de te beveiligen schakeling kan worden geïntegreerd.

Als meerdere PTC-thermistoren in serie zijn geschakeld, kunnen zij als sensoren voor temperatuurbewaking worden samengevoegd. Deze wordt bijvoorbeeld gebruikt in een ster- of driehoekschakeling voor temperatuurbewaking van de afzonderlijke fasen.
In deze functie dient de thermistor als een overstroombeveiliging om de stroom te onderbreken of als een stroombegrenzer om deze te dempen. De PTC-thermistor wordt in serie geschakeld met de te beveiligen belasting.

Zelfverhitting:
Een te sterke stroom verhit de PTC thermistor. Als de hoge impedantie wordt bereikt, wordt de stroom beperkt. Voor dit doel geoptimaliseerde componenten kunnen de stroom volledig stoppen. Ze werken praktisch als een zekering die zichzelf reset als hij afkoelt. Dit type overspanningsbeveiliging wordt bijvoorbeeld gebruikt om aansluitingen in meet- of communicatieapparatuur te beschermen tegen foutieve spanningen.

Externe verwarming:
Een PTC-thermistor wordt bevestigd aan een te bewaken apparaat. Als deze te heet wordt, neemt de weerstand van de PTC-temperatuurvoeler toe totdat deze het hoge weerstandsbereik bereikt en zo de stroomtoevoer beperkt. Afhankelijk van het ontwerp wordt de PTC rechtstreeks in de wikkelingen van motoren of transformatoren geïntegreerd of op een koellichaam geschroefd.

De karakteristiek van de stroom en de spanning hangt af van de eigenschappen van het omringende medium bij zelfverhitting. Het afgegeven vermogen is dus hoger wanneer de thermistor zich in een vloeistof bevindt dan in de omgevingslucht. De energie wordt sneller afgevoerd. Er zijn speciale ontwerpen die geschikt zijn voor veilig gebruik in vloeistoffen.
Deze toepassing is gebaseerd op het feit dat de toename van de weerstand door zelfverhitting in een bepaalde tijd plaatsvindt. Er wordt onderscheid gemaakt tussen indirect en direct effect.

Indirect effect:
Als alternatief voor een digitale teller of een condensatorschakeling kan de PTC-thermistor een tijdsconstante weergeven. De functie kan in principe worden weergegeven door een hete geleider of een PTC-thermistor, indien rekening wordt gehouden met de tegengestelde verandering van de weerstand. Deze eigenschap wordt bijvoorbeeld gebruikt bij het demagnetiseren van schermen.

Direct effect:
De PTC-thermistor is de tegenhanger van de thermistor. De thermistor zelf zorgt voor een vertragingsimpuls. Als inschakelstroombegrenzer laat hij de stroom na een eerste vertraging op volle sterkte stromen. De PTC-thermistor daarentegen vormt ook een eerste puls en laat aanvankelijk een sterke stroom lopen, die na verloop van tijd afneemt. Deze eigenschap wordt gebruikt voor voorverwarming, bijvoorbeeld in klassieke tl-buizen of spaarlampen.

PTC-thermistor als ogenblikkelijke vertragingsschakelaar:
Direct na het inschakelen loopt er een sterke stroom door de belasting, die na korte tijd weer terugvalt naar de bedrijfstoestand. Een PTC thermistor werkt als een contact dat kort sluit, dan weer opent en de stroom onderbreekt. Er bestaan speciaal gemarkeerde componenten voor dit type werking, die bijvoorbeeld worden gebruikt bij inductiemotoren die onder belasting aanslaan.

Eigen merken