Advies

PTC-Widerstände » Kaltleiter


Wat zijn PTC-thermistoren?

Thermistor staat voor de groep elektrische halfgeleiderweerstanden waarvan de waarde reproduceerbaar verandert met de temperatuur.

PTC is een afkorting uit het Engels en staat voor "Positive Temperature Coefficient". Het staat voor de eigenschap dat PTC-thermistoren een positieve temperatuurcoëfficiënt hebben.

Dit betekent dat de elektrische weerstand bij hoge temperaturen toeneemt en de stroom afneemt. Bij lagere temperaturen neemt de weerstand af en de stroomsterkte toe.

PTC- of NTC-weerstanden behoren tot de groep van de thermistoren en zijn gemaakt van oxide-keramische materialen. Hun functie is omgekeerd aan elkaar. Een PTC-thermistor bestaat uit kristalelementen die aan hun grenzen barrièrelagen vormen. De diëlektrische constante is hoog onder de materiaalspecifieke Curietemperatuur, en de component heeft een lage weerstand. Bij toenemende verhitting wordt de component thermisch geactiveerd en komen ladingdragers vrij. De karakteristiek stijgt lineair en steil in dit werkgebied. Boven de temperatuur in het werkgebied verliest de PTC zijn lineaire gedrag en daalt de weerstand.


Welke soorten PTC-thermistoren zijn er?

  • De geladen PTC-thermistor (interne verwarming):
    Als de PTC-thermistor van voldoende spanning wordt voorzien, treedt interne verwarming op als gevolg van de stroomsterkte. Als de temperatuur stijgt, neemt de weerstand toe en neemt de stroom af als de spanning toeneemt. Uiteindelijk wordt een stabiele toestand bereikt waarbij het geïnjecteerde vermogen via geleiding en straling van warmte aan de omgeving wordt afgestaan. Dit kan worden gebruikt voor toepassingen als tijdvertraging of voor overstroombegrenzing. Inductiemotoren worden gestart of beeldbuizen gedemagnetiseerd door te schakelen via korte stroompulsen. PTC-thermistoren worden vaak gebruikt als verwarmingselementen.

  • De onbelaste PTC-thermistor (externe verwarming):
    De PTC-thermistor is onbelast wanneer er zulke lage stromen lopen dat er geen zelfverhitting optreedt. Deze toestand wordt nullastweerstand genoemd. Bij gebruik als temperatuursensor is het belangrijk op te merken dat de weerstand zowel spannings- als frequentieafhankelijk is. De weerstand die stijgt door verwarming wordt vaak gebruikt in beveiligingscircuits. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt in wikkelingen van transformatoren of motoren om het apparaat uit te schakelen bij oververhitting. Veel types zijn ontworpen om te controleren wanneer de temperatuur boven of onder een bepaalde waarde komt. Met deze eigenschap wordt de PTC-thermistor gebruikt in temperatuurbewakingssystemen als aanpassing aan een referentietemperatuur.

Karakteristieke waarden van de PTC-thermistoren

Nominale weerstand Aangezien de weerstand verandert afhankelijk van de temperatuur, is de nominale weerstand gegeven bij een temperatuur van 25°C. Daarom wordt een typische NTC-weerstand aangeduid met R(25) of (RT) en aangegeven in ohm.
Weerstand als functie van de temperatuur De functie van de PTC-thermistor wordt gewoonlijk weergegeven door een karakteristieke curve. De weerstand wordt logaritmisch gedeeld, zodat in het werkgebied bij benadering een rechte lijn zichtbaar is. Net als bij de NTC-weerstand ligt het nominale bereik bij een referentietemperatuur van 25 °C tussen het begin- en eindbereik.
Initiële temperatuur en minimale weerstand Het werkgebied begint bij het omslagpunt waar de begintemperatuur Tmin en de beginweerstand R(min) elkaar snijden. Tot dit punt is de weerstandswaarde bijna constant. Daarboven begint het werkgebied met de positieve temperatuurcoëfficiënt.
Referentietemperatuur en referentieweerstand Het referentiepunt is het punt op de karakteristieke kromme vanwaar deze overgaat in een ongeveer lineair verloop. Uit dit punt worden de referentietemperatuur T(ref) en de referentieweerstand R(ref) gevormd. De referentieweerstand is tweemaal zo groot als de beginweerstand.
Nominale reactietemperatuur Voor PTC-thermistoren die bedoeld zijn als temperatuursensoren voor bewakingsdoeleinden, wordt de referentietemperatuur gedefinieerd als de nominale reactietemperatuur T(NTT) met de bijbehorende weerstand R(NTT). De weerstandswaarde ligt in het sterk stijgende bereik van de karakteristiek.
Eindweerstand en eindtemperatuur De maximale grenzen van het werkingsbereik liggen bij de eindweerstand R(E) en de eindtemperatuur T(E). Het sterk stijgende bereik van de karakteristieke curve eindigt op dit snijpunt.
Temperatuurcoëfficiënt De verandering van de weerstand ten opzichte van de temperatuur hangt af van de materiaaleigenschappen. De temperatuurcoëfficiënt T(C) of T(CR) wordt uitgedrukt als percentage en geeft de veranderingssnelheid van de thermistor aan. Dit vormt de basis voor de karakteristieke curve.
Maximaal toelaatbare bedrijfstemperatuur Dit is de hoogste oppervlaktetemperatuur T(surf) die een onderdeel in stationaire toestand mag aannemen.
Bedrijfstemperatuurbereik Het temperatuurbereik waarin het gebruik van het onderdeel wordt aanbevolen. Diverse gegevensbladen bevatten ook informatie over de werking bij hogere spanningen.
Belastbaarheid De nominale vermogensdissipatie is de belastbaarheidsspecificatie die de maximaal toelaatbare vermogensdissipatie bij een bepaalde referentietemperatuur beschrijft. De belastbaarheidsspecificatie P25 wordt gewoonlijk in het gegevensblad gespecificeerd bij een referentietemperatuur van 25 °C. Het kan gebeuren dat de verwarming en het vermogensverlies elkaar tegenwerken binnen de regelparameters. In dat geval wordt de informatie over het draagvermogen vaak niet op het gegevensblad vermeld.
Nominale spanning De nominale spanning V(R) is de maximale bedrijfsspanning die voor de component is bedoeld.
Maximale bedrijfsspanning De maximale bedrijfsspanning V(max) is de hoogste spanning die permanent op een onderdeel mag worden toegepast. De specificatie geldt bij de betreffende omgevingstemperatuur in het werkgebied van de karakteristiek.
Onderbrekingsspanning De hoogste spanning waartegen de component bestand is, is de doorslagspanning V(BD). Daarna verliest het zijn functionele eigenschappen en kan het worden vernietigd.
Maximale meetspanning Indien het onderdeel als temperatuursensor wordt gebruikt, is de maximale meetspanning V(meet) of V(max) de maximale bedrijfsspanning die op het onderdeel mag worden toegepast. Daarnaast kan het leiden tot fouten door zelfverhitting of veldsterkte-afhankelijkheid.
Spanning voor isolatietests De isolatietestspanning V(ins) is de maximale spanning die gedurende de vijf seconden durende testprocedure tussen het lichaam van het onderdeel en zijn behuizing mag worden aangelegd.

Waarvoor worden PTC-thermistoren gebruikt?