آشنایی با ترمیستور یا مقاومت حرارتی (NTC/PTC)

مقدمه

ترمیستور یا TDR به نوعی از مقاومت ها گفته می شود که با تغییرات دما، مقدار مقاومتشان دست خوش تغییر می شود. در واقع این نوع از مقاومت ها، در زیر مجموعه مقاومت های وابسته به دما (یعنی دمای مرجع که برابر با 25 درجه سانتی گراد است) قرار می گیرند. لازم به ذکر است که ترمیستور ها، مانند سایر مقاومت های معمولی برحسب اهم سنجیده می شوند.

جنس ترمیستور ها از نیمه هادی های متال اکسید (مانند فریک اکساید، نیکل اکساید ) بوده و در دسته قطعات الکترونیکی Passive و غیر قطبی طبقه بندی می شوند و در حالت عادی برای راه اندازی نیازی به منبع تغذیه مستقل ندارد .

محدوده اندازه گیری ترمیستور ها معمولا از 70- تا 150 درجه بوده و حداکثر تا 316 درجه سانتی گراد می باشد و به طور معمول در دمای اتاق (25 درجه سانتی گراد) دارای مقاومتی در محدوده 100 اهم تا 100 کیلو اهم هستند.

انواع ترمیستور ها

الف-ترمیستور نوع NTC :
NTC مخفف عبارت Negative Temperature Coefficient به معنی ضریب حرارتی منفی می باشد. در این حالت مقدار مقاومت با افزایش دما کاهش می یابد.

می توان شکل فوق را با مقداری تقریب معادل یک تابع نمایی ریاضی () در نظر گرفت. همانطور که در شکل بالا دیده می شود، مقدار مقاومت این ترمیستور در بازه 0 تا 20درجه سانتی گراد دارای رفتاری خطی می باشد و با افزایش دما به مقدار بیشتر، شروع به غیر خطی شدن می کند.

ترمیستور های نوع NTC دارای حالت استاندار های مختلف نمایش مداری هستند.

ب-ترمیستور نوع PTC :
PTC مخفف عبارت Positive Temperature Coefficient به معنی ضریب حرارتی مثبت می‌باشد. در این نوع ترمیستور، مقدار مقاومت با افزایش دما افزایش می‌یابد.

می توان شکل فوق را با مقداری تقریب معادل یک تابع نمایی ریاضی () در نظر گرفت.

مواد سازنده ترمیستور های نوع PTC دارای تنوع بسیاری هستند، می توان گفت که فلزات اساساً عناصری PTC هستند. پلاتین متداول ترین فلزی است که برای ساخت PTC ها استفاده می‌شود ، مس هر چند مشخصه ای نسبتاً خطی دارد، اما بازه ی اندازه‌گیری آن مقداری کوچک تر از پلاتین است و در ضمن مقاومت مخصوص کم تری دارد. شیب مشخصه ی نیکل بیشتر از پلاتین است اما مشخصه ی آن برای دماهای بیش از 400 درجه سانتی گراد به شدت غیر خطی می باشد.

نحوه کارکرد

به طور ایده آل عملکرد یک سنسور حرارتی، خطی در نظر گرفته می شود؛ در حالی که در یک نگاه کلی ترمیستور از این قاعده پیروی نمی کند. این بدین معنیست که برای استفاده از این مقاومت ها در مدار، خصوصاً مدارهای متصل به میکروکنترلر از یک مدار تقسیم ولتاژ استفاده می شود.

یکی از دلایل مهم این کار، غیر خطی بودن رفتار این نوع از مقاومت های حرارتی است همانطور که می دانید غیر خطی بودن به معنای وجود کارکرد متفاومت آنی یک قطعه الکترونیکی بعد از گذشتن از حد خطی می باشد.

مزایا و معایب

• مزایا:

1. اندازه کوچک
2. پاسخ سریع
3. حساسیت بالا

• معایب :

1. غیر خطی بودن
2. کار در رنج دمایی کمتر از سایر RTD ها
3. نویز پذیری
4. کالیبره نبودن

کاربرد

• مانیتورینگ دما در سیستم های هواشناسی، لباس شویی، ظرف شویی، توستر ها، پرینتر های 3 بعدی.
• در گوشی های هوشمند وظیفه NTC در موبایل اعلام گزارش حرارتی باطری به گوشی است. به هنگام شارژ اگر دمای باطری از حد مجاز بیشتر شود با کم شدن مقدار NTC گوشی بلافاصله فرمان توقف عملیات شارژ را صادر می کند.