थर्मिस्टर का इतिहास और परिचय
एनटीसी थर्मिस्टर नकारात्मक तापमान गुणांक थर्मिस्टर का संक्षिप्त रूप है।थर्मिस्टर =थेर्मसहयोगी संवेदनशील resकलाकारइसकी खोज 1833 में माइकल फैराडे ने की थी, जो सिल्वर सल्फाइड अर्धचालकों पर शोध कर रहे थे। उन्होंने देखा कि तापमान बढ़ने पर सिल्वर सल्फाइड का प्रतिरोध कम हो जाता है। 1930 के दशक में सैमुअल रूबेन द्वारा इसका व्यावसायीकरण किया गया। वैज्ञानिकों ने पाया कि क्यूप्रस ऑक्साइड और कॉपर ऑक्साइड का भी तापमान गुणांक और प्रदर्शन ऋणात्मक होता है, और इन्हें विमानन उपकरणों के तापमान क्षतिपूर्ति परिपथ में सफलतापूर्वक लागू किया गया। इसके बाद, ट्रांजिस्टर तकनीक के निरंतर विकास के कारण, थर्मिस्टर के अनुसंधान में उल्लेखनीय प्रगति हुई और 1960 में, एनटीसी थर्मिस्टर विकसित किए गए, जो एक बड़े वर्ग का हिस्सा है।निष्क्रिय घटकों.
एनटीसी थर्मिस्टर एक प्रकार का हैठीक सिरेमिक अर्धचालक तापीय तत्वजो कई संक्रमण धातु ऑक्साइडों द्वारा सिंटर किया जाता है, मुख्य रूप से Mn(मैंगनीज), Ni(निकल), Co(कोबाल्ट) कच्चे माल के रूप में, Mn3-xMxO4 (M=Ni, Cu, Fe, Co, आदि) एक महत्वपूर्ण ऋणात्मक तापमान गुणांक (NTC) वाला पदार्थ है, अर्थात प्रतिरोधकता कम हो जाती हैतेजी सेबढ़ते तापमान के साथ। विशेष रूप से, प्रतिरोधकता और पदार्थ स्थिरांक, पदार्थ संरचना, सिंटरिंग वातावरण, सिंटरिंग तापमान और संरचनात्मक अवस्था के अनुपात के साथ बदलते रहते हैं।
क्योंकि इसका प्रतिरोध मान बदलता हैएकदम सहीऔरजाहिरशरीर के तापमान में छोटे बदलावों के जवाब में (इसके प्रतिरोध परिवर्तन की डिग्री अलग-अलग पर निर्भर करती हैपैरामीटर फॉर्मूलेशन), इसके अलावा यह कॉम्पैक्ट, स्थिर और अत्यधिक संवेदनशील है, इसका उपयोग स्मार्ट घरों, चिकित्सा जांच के लिए तापमान संवेदन उपकरणों में व्यापक रूप से किया जाता है, साथ ही घरेलू उपकरणों, स्मार्टफोन आदि के लिए तापमान नियंत्रण उपकरणों में भी किया जाता है, और हाल के वर्षों में ऑटोमोबाइल और नई ऊर्जा क्षेत्रों में बड़ी संख्या में इसका उपयोग किया गया है।
1. मूल परिभाषाएँ और कार्य सिद्धांत
एनटीसी थर्मिस्टर क्या है?
■ परिभाषा:एक नकारात्मक तापमान गुणांक (एनटीसी) थर्मिस्टर एक अर्धचालक सिरेमिक घटक है जिसका प्रतिरोध घटता हैतेजी सेतापमान बढ़ने पर। इसका व्यापक रूप से तापमान मापन, तापमान क्षतिपूर्ति और अंतर्वाह धारा दमन के लिए उपयोग किया जाता है।
■ काम के सिद्धांत:संक्रमण धातु ऑक्साइड (जैसे, मैंगनीज, कोबाल्ट, निकल) से निर्मित, तापमान में परिवर्तन से सामग्री के भीतर वाहक सांद्रता में परिवर्तन होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिरोध में परिवर्तन होता है।
तापमान सेंसर प्रकारों की तुलना
| प्रकार | सिद्धांत | लाभ | नुकसान |
|---|---|---|---|
| एनटीसी | प्रतिरोध तापमान के साथ बदलता रहता है | उच्च संवेदनशीलता, कम लागत | गैर-रैखिक आउटपुट |
| आरटीडी | धातु का प्रतिरोध तापमान के साथ बदलता रहता है | उच्च सटीकता, अच्छी रैखिकता | उच्च लागत, धीमी प्रतिक्रिया |
| थर्मोकपल | थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव (तापमान अंतर से उत्पन्न वोल्टेज) | विस्तृत तापमान सीमा (-200°C से 1800°C) | ठंडे जंक्शन मुआवजे, कमजोर सिग्नल की आवश्यकता होती है |
| डिजिटल तापमान सेंसर | तापमान को डिजिटल आउटपुट में परिवर्तित करता है | माइक्रोकंट्रोलर्स के साथ आसान एकीकरण, उच्च परिशुद्धता | सीमित तापमान सीमा, एनटीसी की तुलना में अधिक लागत |
| एलपीटीसी (रैखिक पीटीसी) | प्रतिरोध तापमान के साथ रैखिक रूप से बढ़ता है | सरल रैखिक आउटपुट, अति-तापमान संरक्षण के लिए अच्छा | सीमित संवेदनशीलता, संकीर्ण अनुप्रयोग क्षेत्र |
2. प्रमुख प्रदर्शन पैरामीटर और शब्दावली
मुख्य पैरामीटर
■ नाममात्र प्रतिरोध (R25):
25°C पर शून्य-शक्ति प्रतिरोध, सामान्यतः 1kΩ से 100kΩ तक होता है।XIXITRONICS0.5～5000kΩ को पूरा करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है
■बी मान (थर्मल इंडेक्स):
परिभाषा: B = (T1·T2)/(T2-T1) · ln(R1/R2), जो तापमान परिवर्तन के प्रति प्रतिरोध की संवेदनशीलता को दर्शाता है (इकाई: K)।
सामान्य B मान सीमा: 3000K से 4600K (उदाहरण के लिए, B25/85=3950K)
XIXITRONICS को 2500～5000K को पूरा करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है
■ सटीकता (सहिष्णुता):
प्रतिरोध मान विचलन (उदाहरण के लिए, ±1%, ±3%) और तापमान माप सटीकता (उदाहरण के लिए, ±0.5°C)।
XIXITRONICS को 0℃ से 70℃ की सीमा में ±0.2℃ को पूरा करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, उच्चतम सटीकता 0.05 तक पहुंच सकती है℃.
■अपव्यय कारक (δ):
स्व-तापन प्रभाव को दर्शाने वाला पैरामीटर, mW/°C में मापा जाता है (कम मान का अर्थ है कम स्व-तापन)।
■समय स्थिरांक (τ):
थर्मिस्टर को 63.2% तापमान परिवर्तन (जैसे, पानी में 5 सेकंड, हवा में 20 सेकंड) पर प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक समय।
तकनीकी शब्द
■ स्टाइनहार्ट-हार्ट समीकरण:
एनटीसी थर्मिस्टर के प्रतिरोध-तापमान संबंध का वर्णन करने वाला एक गणितीय मॉडल:
(T: परम तापमान, R: प्रतिरोध, A/B/C: स्थिरांक)
■ α (तापमान गुणांक):
प्रति इकाई तापमान परिवर्तन पर प्रतिरोध परिवर्तन की दर:
■ आरटी तालिका (प्रतिरोध-तापमान तालिका):
विभिन्न तापमानों पर मानक प्रतिरोध मानों को दर्शाने वाली एक संदर्भ तालिका, जिसका उपयोग अंशांकन या सर्किट डिजाइन के लिए किया जाता है।
3. एनटीसी थर्मिस्टर के विशिष्ट अनुप्रयोग
आवेदन क्षेत्र
1. तापमान माप:
o घरेलू उपकरण (एयर कंडीशनर, रेफ्रिजरेटर), औद्योगिक उपकरण, ऑटोमोटिव (बैटरी पैक/मोटर तापमान निगरानी)।
2. तापमान क्षतिपूर्ति:
oअन्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों (जैसे, क्रिस्टल ऑसिलेटर, एल.ई.डी.) में तापमान परिवर्तन की क्षतिपूर्ति करना।
3. इनरश करंट दमन:
हेबिजली चालू होने के दौरान आने वाली धारा को सीमित करने के लिए उच्च शीत प्रतिरोध का उपयोग करना।
सर्किट डिज़ाइन के उदाहरण
• वोल्टेज विभाजक सर्किट:
(तापमान की गणना ADC के माध्यम से वोल्टेज को पढ़कर की जाती है।)
• रैखिकीकरण विधियाँ:
एनटीसी के गैर-रैखिक आउटपुट को अनुकूलित करने के लिए श्रृंखला/समानांतर में स्थिर प्रतिरोधों को जोड़ना (संदर्भ सर्किट आरेख शामिल करें)।
4. तकनीकी संसाधन और उपकरण
निःशुल्क संसाधन
•डेटाशीट:विस्तृत पैरामीटर, आयाम और परीक्षण स्थितियां शामिल करें।
•आरटी टेबल एक्सेल (पीडीएफ) टेम्पलेट: ग्राहकों को तापमान-प्रतिरोध मूल्यों को शीघ्रता से देखने की सुविधा देता है।
oलिथियम बैटरी तापमान संरक्षण में एनटीसी के लिए डिज़ाइन संबंधी विचार
oसॉफ्टवेयर अंशांकन के माध्यम से एनटीसी तापमान माप सटीकता में सुधार
ऑनलाइन उपकरण
• बी मान कैलकुलेटर:B मान की गणना करने के लिए T1/R1 और T2/R2 इनपुट करें।
•तापमान रूपांतरण उपकरण: संगत तापमान प्राप्त करने के लिए इनपुट प्रतिरोध (स्टाइनहार्ट-हार्ट समीकरण का समर्थन करता है)।
5. डिज़ाइन टिप्स (इंजीनियरों के लिए)
• स्व-हीटिंग त्रुटियों से बचें:सुनिश्चित करें कि ऑपरेटिंग करंट डेटाशीट में निर्दिष्ट अधिकतम से कम है (उदाहरण के लिए, 10μA)।
• पर्यावरण संरक्षण:आर्द्र या संक्षारक वातावरण के लिए, ग्लास-एनकैप्सुलेटेड या इपॉक्सी-कोटेड एनटीसी का उपयोग करें।
• अंशांकन अनुशंसाएँ:दो-बिंदु अंशांकन (जैसे, 0°C और 100°C) करके सिस्टम सटीकता में सुधार करें।
6.अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)
1. प्रश्न: एनटीसी और पीटीसी थर्मिस्टर के बीच क्या अंतर है?
o उत्तर: पीटीसी (पॉजिटिव टेम्परेचर कोएफिशिएंट) थर्मिस्टर तापमान के साथ प्रतिरोध बढ़ाते हैं और आमतौर पर ओवरकरंट सुरक्षा के लिए उपयोग किए जाते हैं, जबकि एनटीसी थर्मिस्टर तापमान माप और क्षतिपूर्ति के लिए उपयोग किए जाते हैं।
2. प्रश्न: सही B मान कैसे चुनें?
o उत्तर: उच्च B मान (जैसे, B25/85=4700K) उच्च संवेदनशीलता प्रदान करते हैं और संकीर्ण तापमान सीमाओं के लिए उपयुक्त होते हैं, जबकि निम्न B मान (जैसे, B25/50=3435K) विस्तृत तापमान सीमाओं के लिए बेहतर होते हैं।
3. प्रश्न: क्या तार की लंबाई माप सटीकता को प्रभावित करती है?
oउत्तर: हां, लंबे तार अतिरिक्त प्रतिरोध उत्पन्न करते हैं, जिसकी भरपाई 3-तार या 4-तार कनेक्शन विधि का उपयोग करके की जा सकती है।
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