Resistor----NTC的特性與選型

1.耐熱性，熱穩(wěn)定性

NTC溫度傳感器的穩(wěn)定性用在其極限工作條件下經(jīng)過較長時(shí)間后其電性能的最大位移、R25和B值的偏差來表示。例如圖5-1顯示了常規(guī)NTC的R25為10kΩ的R25和B值的長期偏差。

圖5-1：老化特性(R25為10kΩ的NTC溫度傳感器在150°C下的干熱

2.溫度周期變化

評(píng)估NTC傳感器在整個(gè)運(yùn)行壽命中性能的另一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是其抗熱循環(huán)能力。為了評(píng)估這一點(diǎn)，產(chǎn)品會(huì)受到快速的溫度變化，覆蓋它們預(yù)期運(yùn)行的極端情況，直到導(dǎo)致故障。這些測試充分證明了產(chǎn)品的高可靠性：有的焊接類型可以承受超過5000個(gè)循環(huán)，而玻璃封裝類型超過100000個(gè)循環(huán)沒有故障。

3. 熱時(shí)間常數(shù)和響應(yīng)時(shí)間

NTC傳感器的響應(yīng)速度由其時(shí)間常數(shù)來表征，時(shí)間常數(shù)越短表示響應(yīng)速度越快，在溫度波動(dòng)頻繁的特殊場景中，需要選擇時(shí)間常數(shù)短的NTC。時(shí)間常數(shù)定義當(dāng)傳感器溫度的變化非?？鞎r(shí)，傳感器溫度變化從0%到63.2%（即1到1/e）的時(shí)間。測量時(shí)間常數(shù)的條件是很重要的。通常考慮兩個(gè)：

環(huán)境變化：該組件最初在25℃時(shí)處于靜止空氣中，然后迅速浸泡在85℃的液體中，液體通常是硅油，但也可以指定其他液體，例如用于飲用的水等。

通電/斷電條件：在靜止空氣中施加相當(dāng)于85°C的電力加熱組件，然后去除電力，在溫差的63.2 %測量冷卻時(shí)間。

圖5-2代表了從25°C的空氣向沸水溫度轉(zhuǎn)變的鍋爐傳感器的典型電壓降變化。該圖顯示，當(dāng)測量的電壓對(duì)應(yīng)于72.4°C的等效溫度時(shí)，響應(yīng)時(shí)間約為4s。

圖5-2：鍋爐傳感器經(jīng)歷從25°C到100°C的突然溫度轉(zhuǎn)變的典型輸出

4. 選擇NTC溫度傳感器

步驟1：

從NTC系列中決定需要的傳感器系列，選擇取決于操作溫度范圍和其他標(biāo)準(zhǔn)，如：精度，尺寸，需要的機(jī)械裝配結(jié)構(gòu)，即裸芯片、SMD、環(huán)氧涂層、模壓、表面?zhèn)鞲衅骰虿Ａ芊?，引線長度和直徑。

步驟2：

決定需要的R25的值。參考在步驟1中選擇的傳感器系列的R/T特性。在這些特征曲線中，該系列中的每個(gè)傳感器都以其R25值來區(qū)分。選擇一個(gè)R25值，在使用場景，平均工作溫度在1kΩ和100kΩ之間的電阻，或最適合的電子測量電路電壓和電流范圍的值。

步驟3：

確定R25上的公差。一般來說，可以預(yù)先評(píng)估或者定義在應(yīng)用場景中應(yīng)該測量溫度的ΔT的準(zhǔn)確性。傳感器電阻的相對(duì)公差（ΔR/R）為：ΔR/R=α x ΔT，其中α為電阻溫度系數(shù)（參看Resistor-4：負(fù)溫度特性電阻（NTC）部分）。為了計(jì)算R25（ΔR25/R25）上的相對(duì)公差，只需從ΔR/R中減去由B值引起的ΔR公差。

步驟4：

使用各自數(shù)據(jù)表的R/T表，從滿足步驟3中計(jì)算的要求的系列中的

選擇傳感器。使用RT計(jì)算文件，可以從網(wǎng)站上獲取大多數(shù)NTC熱敏電阻的RT表。

步驟5：

對(duì)于其他諸如響應(yīng)時(shí)間和組件長度等重要要求，請著重看步驟一。雖然標(biāo)準(zhǔn)范圍為25°C的最窄公差，但我們可以根據(jù)要求，聯(lián)系廠商調(diào)整其制造工藝，以在選擇的任何溫度下提供最窄公差。

步驟6：

NTC本質(zhì)上也是電阻，既然是電阻就也會(huì)涉及到降額問題，如圖5-3的NTC降額曲線圖，即在特定的1環(huán)境溫度下，最大電壓，最大工作電壓，工作電流應(yīng)作出對(duì)應(yīng)匹配。比如我們要使用的場景溫度是50℃的恒溫箱而不是環(huán)境溫度25℃，那么NTC的最大工作電壓就要下降到1V以下，最大工作電流需要在0.05mA左右，避免自發(fā)熱影響測溫精度。（關(guān)于溫度上升，最大工作電流上升，是因?yàn)闇囟仍礁?，NTC的阻值越低，I=V/R）

圖5-3：最大電壓/最大工作電壓/電流降額曲線