Stellen Sie sich vor, Ihr Präzisionsinstrument versagt aufgrund kleinster Temperaturregelungsschwankungen, oder Ihr Smart-Home-System funktioniert aufgrund geringfügiger Ungenauigkeiten in Temperatursensoren nicht richtig. Diese Probleme rühren oft von einer übersehenen Komponente her – der falschen Auswahl von NTC-Thermistoren. Wie können Sie also den richtigen NTC-Thermistor auswählen, um die Leistung Ihres Produkts zu verbessern?

NTC (Negative Temperature Coefficient) Thermistoren sind Präzisionskomponenten, die aus gesinterten Metalloxiden hergestellt werden. Ihre bemerkenswerteste Eigenschaft ist, dass der Widerstand mit bereits geringen Temperaturerhöhungen deutlich abnimmt. Diese Eigenschaft macht sie unschätzbar wertvoll für Temperaturmess-, -kompensations- und -regelungsanwendungen. Vereinfacht ausgedrückt: Durch Anlegen eines präzisen Gleichstroms (DC) an den Thermistor und Messen des resultierenden Spannungsabfalls können Sie den Widerstand genau berechnen und anschließend die Temperatur bestimmen.

Bei der Auswahl eines Temperatursensors ist der erste Schritt die Bestimmung des Temperaturbereichs der Anwendung. NTC-Thermistoren zeichnen sich in dieser Hinsicht aus und arbeiten zuverlässig über einen weiten Bereich von -50 °C bis 250 °C, wodurch sie für verschiedene Branchen und Anwendungen geeignet sind.

• Erweiterte Erkenntnisse: Verschiedene Anwendungen haben sehr unterschiedliche Temperaturanforderungen. Beispielsweise können Automobilelektronik Thermistoren erfordern, die der Hitze im Motorraum und extremer Kälte standhalten, während medizinische Geräte möglicherweise präzise Messungen innerhalb enger Bereiche nahe der menschlichen Körpertemperatur benötigen. Berücksichtigen Sie stets extreme Betriebsbedingungen und fügen Sie eine Sicherheitsmarge ein, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Unter den Temperatursensoren bieten NTC-Thermistoren die höchste Messgenauigkeit zwischen -50 °C und 150 °C, wobei glasverkapselte Varianten die Präzision bis zu 250 °C beibehalten. Die Genauigkeit liegt typischerweise zwischen 0,05 °C und 1,00 °C.

• Erweiterte Erkenntnisse: Die Genauigkeit ist für hochpräzise Anwendungen wie medizinische Geräte und wissenschaftliche Instrumente von entscheidender Bedeutung. Höhere Genauigkeit geht jedoch oft mit höheren Kosten einher, daher sollten Sie die Leistungsanforderungen mit den Budgetbeschränkungen in Einklang bringen.

Für Langzeitanwendungen ist die Stabilität von größter Bedeutung. Temperatursensoren erfahren im Laufe der Zeit eine Drift, die durch Materialien, Konstruktion und Verpackung beeinflusst wird. Epoxybeschichtete NTC-Thermistoren driften jährlich um etwa 0,2 °C, während hermetisch abgedichtete Versionen nur um 0,02 °C driften.

• Erweiterte Erkenntnisse: Regelmäßige Kalibrierung kann Drift-Effekte mildern. Wählen Sie für kritische Anwendungen Thermistoren mit überlegenen Materialien und robuster Verpackung.

Die Auswahl der Verpackung hängt von den Umgebungsbedingungen ab. NTC-Theristoren können kundenspezifisch verpackt werden – epoxybeschichtet für Feuchtigkeitsbeständigkeit oder glasverkapselt für Hochtemperatur- und korrosive Umgebungen – um spezifische Anforderungen zu erfüllen.

• Erweiterte Erkenntnisse: Spezielle Verpackungen können die Leistung verbessern, z. B. wärmeleitfähige Materialien für eine schnellere Reaktion oder abgeschirmte Designs für Störfestigkeit.

NTC-Thermistoren weisen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen elektrisches Rauschen und Leitungswiderstand auf, wodurch saubere und stabile Signale auch in elektrisch verrauschten Umgebungen gewährleistet werden.

• Erweiterte Erkenntnisse: Ein niedriger Leitungswiderstand minimiert Messfehler, während die inhärente Rauschfestigkeit die Genauigkeit in komplexen elektronischen Systemen aufrechterhält.

• Strom-Zeit-Eigenschaften
• Spannungs-Strom-Eigenschaften
• Widerstands-Temperatur-Eigenschaften

Die Auswahl hängt oft von Größe, thermischem Ansprechverhalten, Zeitverhalten und anderen physikalischen Eigenschaften ab. Selbst bei begrenzten Daten kann eine sorgfältige Analyse der beabsichtigten Anwendung die Auswahl effektiv eingrenzen.

Hersteller stellen Widerstandsverhältnistabellen oder -matrizen für ihre NTC-Thermistorprodukte zusammen mit α- und β-Koeffizienten zur Verfügung, um Widerstandstoleranzen in Temperaturgenauigkeit umzurechnen und Temperaturkoeffizienten zu berechnen.

Bestimmen Sie, ob Ihre Anwendung Kurvenanpassung oder Punktanpassung erfordert, um den benötigten Nennwiderstand bei einer bestimmten Temperatur zu berechnen. Der Standardbezug ist 25 °C, aber kundenspezifische Temperaturen können angegeben werden.

Standardtoleranzen reichen von ±1 % bis ±20 % für Scheiben- oder Chip-Thermistoren. Wählen Sie nach Möglichkeit die breiteste akzeptable Toleranz, um die Kosten zu senken.

• Scheiben- und Chip-Typen: Erhältlich mit/ohne Beschichtungen und blanken/verzinnten Kupferleitungen. Der breite Widerstandsbereich eignet sich für verschiedene Anwendungen.
• Epoxy-Typen: Epoxy-getaucht mit Teflon-/PVC-Leitungen. Kompakt und einfach zu installieren, unterstützt Punkt- oder Kurvenanpassung.
• Glasverkapselt: Ideal für extreme Umgebungen, die eine hohe Stabilität erfordern. Konfigurationen umfassen Radial- oder Axialleitungen.
• Sondenbaugruppen: Verfügen über verschiedene Gehäuse, die auf die Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind.
• Oberflächenmontage-Typen: Optionen umfassen Bulk-, Band-/Rolle-, doppelseitige oder Wickeldesigns mit Palladium-Silber-Anschlüssen. Nickelsperrschichten gewährleisten eine präzise Schaltungsleistung.

Der Temperaturkoeffizient des Widerstands misst, wie sich der Null-Leistungswiderstand mit der Temperatur relativ zum Widerstand des Thermistors bei einer bestimmten Temperatur T ändert.

Diese Materialkonstante vergleicht den Widerstand eines Thermistors bei einer Temperatur mit einer anderen. In Berechnungen werden üblicherweise Referenztemperaturen von 298,15 °K und 348,15 °K verwendet.

Die Steinhart- & Hart-Gleichung oder Wheatstone-Brückenkonfigurationen können Temperatur-Widerstands-Beziehungen für präzise Anwendungen weiter verfeinern.