เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ NTC คืออะไร?

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ NTC คืออะไร?

เพื่อทำความเข้าใจฟังก์ชันและการใช้งานของเซ็นเซอร์อุณหภูมิ NTC ก่อนอื่นเราต้องรู้ก่อนว่าเทอร์มิสเตอร์ NTC คืออะไร
อธิบายการทำงานของเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ NTC แบบง่ายๆ
ตัวนำร้อนหรือตัวนำอุ่นคือตัวต้านทานอิเล็กทรอนิกส์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นลบ (หรือเรียกสั้นๆ ว่า NTC) หากกระแสไฟฟ้าไหลผ่านส่วนประกอบ ความต้านทานของส่วนประกอบจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น หากอุณหภูมิแวดล้อมลดลง (เช่น ในปลอกจุ่ม) ส่วนประกอบจะทำปฏิกิริยากับความต้านทานที่เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้ ผู้เชี่ยวชาญจึงเรียกตัวต้านทาน NTC ว่าเทอร์มิสเตอร์ NTC

ความต้านทานไฟฟ้าลดลงเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่
ตัวต้านทาน NTC ประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมีค่าการนำไฟฟ้าอยู่ระหว่างตัวนำไฟฟ้าและตัวนำไฟฟ้าที่ไม่นำไฟฟ้า หากส่วนประกอบได้รับความร้อน อิเล็กตรอนจะหลุดออกจากอะตอมของแลตทิซ อิเล็กตรอนจะคงตำแหน่งเดิมในโครงสร้างและนำไฟฟ้าได้ดีขึ้น ผลที่ได้คือ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เทอร์มิสเตอร์จะนำไฟฟ้าได้ดีขึ้นมาก โดยความต้านทานไฟฟ้าจะลดลง ส่วนประกอบเหล่านี้ถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ซึ่งต้องเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าและแอมมิเตอร์

การผลิตและคุณสมบัติของตัวนำร้อนและตัวนำเย็น
ตัวต้านทาน NTC สามารถทำปฏิกิริยาได้อ่อนมาก หรือในบางพื้นที่อาจรุนแรงมากต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบ พฤติกรรมจำเพาะโดยพื้นฐานแล้วขึ้นอยู่กับการผลิตส่วนประกอบ ด้วยวิธีนี้ ผู้ผลิตจึงสามารถปรับอัตราส่วนการผสมของออกไซด์หรือการเจือโลหะออกไซด์ให้เข้ากับสภาวะที่ต้องการได้ แต่คุณสมบัติของส่วนประกอบยังสามารถได้รับอิทธิพลจากกระบวนการผลิตเองได้อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศการเผา หรืออัตราการเย็นตัวของส่วนประกอบแต่ละชนิด

วัสดุที่แตกต่างกันสำหรับตัวต้านทาน NTC
วัสดุสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ สารกึ่งตัวนำผสม หรือโลหะผสม ถูกนำมาใช้เพื่อให้มั่นใจว่าเทอร์มิสเตอร์จะแสดงพฤติกรรมเฉพาะตัว โดยทั่วไปเทอร์มิสเตอร์จะประกอบด้วยโลหะออกไซด์ (สารประกอบของโลหะและออกซิเจน) ของแมงกานีส นิกเกิล โคบอลต์ เหล็ก ทองแดง หรือไทเทเนียม วัสดุเหล่านี้จะถูกผสมกับสารยึดเกาะ อัด และเผาผนึก ผู้ผลิตจะให้ความร้อนกับวัตถุดิบภายใต้แรงดันสูงจนได้ชิ้นงานที่มีคุณสมบัติตามต้องการ

ลักษณะเฉพาะของเทอร์มิสเตอร์โดยสังเขป
ตัวต้านทาน NTC มีให้เลือกใช้ในช่วงตั้งแต่ 1 โอห์มถึง 100 เมกะโอห์ม ส่วนประกอบต่างๆ สามารถใช้งานได้ตั้งแต่ -60 ถึง +200 องศาเซลเซียส และมีความคลาดเคลื่อนได้ตั้งแต่ 0.1 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ เมื่อต้องเลือกเทอร์มิสเตอร์ จำเป็นต้องพิจารณาพารามิเตอร์ต่างๆ หนึ่งในค่าที่สำคัญที่สุดคือค่าความต้านทานที่กำหนด ซึ่งแสดงค่าความต้านทานที่อุณหภูมิที่กำหนด (โดยปกติคือ 25 องศาเซลเซียส) และกำกับด้วยตัวอักษร R ตัวใหญ่และอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น ค่าความต้านทานที่ 25 องศาเซลเซียส จะแสดงด้วย R25 พฤติกรรมจำเพาะที่อุณหภูมิต่างๆ ก็มีความสำคัญเช่นกัน ซึ่งสามารถระบุได้ด้วยตาราง สูตร หรือกราฟิก และต้องตรงกับการใช้งานที่ต้องการ ค่าคุณลักษณะเพิ่มเติมของตัวต้านทาน NTC เกี่ยวข้องกับค่าความคลาดเคลื่อน รวมถึงขีดจำกัดอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด

พื้นที่การใช้งานที่แตกต่างกันสำหรับตัวต้านทาน NTC
เช่นเดียวกับตัวต้านทาน PTC ตัวต้านทาน NTC ก็เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิเช่นกัน ค่าความต้านทานจะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิแวดล้อม เพื่อไม่ให้ผลลัพธ์คลาดเคลื่อน ควรจำกัดความร้อนด้วยตนเองให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ อย่างไรก็ตาม ความร้อนด้วยตนเองระหว่างการไหลของกระแสไฟฟ้าสามารถใช้เพื่อจำกัดกระแสกระชากได้ เนื่องจากตัวต้านทาน NTC จะเย็นลงหลังจากเปิดอุปกรณ์ไฟฟ้า ดังนั้นในช่วงแรกจะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเพียงเล็กน้อย หลังจากใช้งานไประยะหนึ่ง เทอร์มิสเตอร์จะร้อนขึ้น ความต้านทานไฟฟ้าจะลดลง และมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากขึ้น อุปกรณ์ไฟฟ้าจะทำงานได้เต็มประสิทธิภาพด้วยความล่าช้าตามระยะเวลาที่กำหนด

ตัวต้านทาน NTC นำไฟฟ้าได้ไม่ดีนักที่อุณหภูมิต่ำ หากอุณหภูมิแวดล้อมเพิ่มขึ้น ความต้านทานของตัวนำที่เรียกว่าตัวนำอุ่นจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด พฤติกรรมพิเศษของส่วนประกอบสารกึ่งตัวนำสามารถนำมาใช้เป็นหลักในการวัดอุณหภูมิ เพื่อจำกัดกระแสกระชาก หรือเพื่อหน่วงเวลาการควบคุมต่างๆ