ثرمستور NTC

ما هو الثرمستور NTC؟

الثرمستور ذو معامل درجة الحرارة السالبة (NTC) هو جهاز شبه موصل مصنوع من أكاسيد المعادن مثل المنجنيز والكوبالت والنيكل من خلال عملية سيراميك. وتتمثل خاصيته الأساسية في الانخفاض الأسي في المقاومة مع زيادة درجة الحرارة، وهو ما تحدده بنية نطاق الطاقة وسلوك الناقل داخل المادة.
المزايا: حساسية عالية واستجابة سريعة وحجم صغير وتكلفة منخفضة.
العيوب: تتطلب الخصائص غير الخطية المعايرة، وقد يتأثر الاستقرار على المدى الطويل بالبيئة.

مم تُصنع الثرمستورات NTC؟

تركيب المواد: المنجنيز، والكوبالت، وأكسيد النيكل، وجزء من استخدام كربيد السيليكون أو نيتريد التنتالوم، ومواد أخرى غير أكسيد.
تُصنع الثرمستورات الحرارية NTC بشكل أساسي من أكاسيد فلزية مثل المنجنيز (Mn) والنيكل (Ni) والكوبالت (Co) والنحاس (Cu)، ويتم تصنيعها باستخدام عملية خزفية. يتم دمج هذه الأكاسيد المعدنية من خلال عملية محددة لتكوين ثرمستورات ذات خصائص معامل حرارة سالبة.
العملية:تُصنع بواسطة عمليات السيراميك مثل الخلط والقولبة والتلبيد، ويمكن تعديل خصائص المقاومة من خلال نسبة التركيب وظروف التلبيد.

ما هو دور الثرمستور NTC؟

إن الثرمستور NTC (معامل درجة الحرارة السالبة) هو جهاز شبه موصل تتناقص قيمة مقاومته مع زيادة درجة الحرارة، ويمكن تلخيص أدواره الأساسية في الفئات الثلاث التالية

1. قياس درجة الحرارة
   NTC thermistors are widely used as temperature sensors due to their high sensitivity and wide temperature measurement range (usually -10°C to +300°C, some models can be higher). Example:
   مراقبة درجة الحرارة الداخلية للهواتف الذكية لمنع تلف المكونات الدقيقة بسبب ارتفاع درجة الحرارة الزائد.
   استشعار درجة الحرارة والتحكم في الأجهزة المنزلية (مثل مكيفات الهواء والغلايات);
   يتميز مجال قياس درجة الحرارة الصناعي، مقارنةً بمزدوجات RTD البلاتينية أو المزدوجات الحرارية، بمزايا التكلفة المنخفضة والدائرة البسيطة.
2. تعويض درجة الحرارة
   بالاستفادة من خصائص درجة الحرارة السلبية، يمكن لثرمستور NTC تعويض انجراف المعلمة في الدائرة بسبب تغير درجة الحرارة. وتشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
   دوائر تعويض درجة الحرارة للأجهزة الدقيقة;
   إدارة درجة حرارة حزم بطاريات الليثيوم لضمان سلامة الشحن والتفريغ.
3. كبح تدفق التيار الداخل
   في دوائر إمداد الطاقة، NTC الثرمستورات الحد من تيار التدفق الداخلي في لحظة التشغيل من خلال مقاومة أولية عالية لحماية المكونات مثل المكثفات والثنائيات المقومة. بعد ذلك، تنخفض المقاومة بسبب التسخين الذاتي ويكون استهلاك الطاقة ضئيلاً. شائع الاستخدام:
   دوائر الإدخال الخاصة بإمدادات الطاقة التحويلية وإمدادات الطاقة غير المنقطعة;
   المصابيح والكوابح الإلكترونية الموفرة للطاقة.
   دعم الخصائص الأخرى: يعد عمر واستقرار الثرمستور NTC هو مؤشرات الأداء الرئيسية، خاصة في البيئات القاسية (مثل درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية) التي تحتاج إلى العمل بشكل موثوق لفترة طويلة. موادها في الغالب عبارة عن سيراميك أكسيد المعادن، مثل المنجنيز والكوبالت والنيكل، إلخ. تتحقق خصائص أشباه الموصلات من خلال هيكل الإسبنيل.

مبدأ تشغيل الثرمستورات NTC

آلية أشباه الموصلات:عندما ترتفع درجة الحرارة، يزداد تركيز الإلكترونات الحرة والفجوات في شبه الموصل، ويؤدي التغير في حركية الناقل إلى انخفاض المقاومة.
مقارنة مع المعادن:تزداد المقاومة المعدنية مع زيادة درجة الحرارة (بسبب زيادة الاهتزاز الشبكي)، بينما تُظهر الثرمستورات NTC خاصية معاكسة.

مواصفات الثرمستور NTC

المعلمات الرئيسية للثرمستور من نوع الطاقة (NTC) في مزود طاقة التبديل:
1، مقاومة الطاقة الصفرية المقدرة (R25): also called the nominal resistance value, in the absence of special instructions, refers to the power type NTC thermistor in the 25 ℃ ambient temperature, measured resistance value. Commonly used resistance values are 2.5Ω, 5Ω, 10Ω, etc., commonly used resistance error is: ±15%, ±20%, ±30%, etc. .
2، الحد الأقصى لتيار الحالة المستقرة (A): في درجة الحرارة المحيطة الاسمية، يمكن تطبيقها بشكل مستمر على الثرمستور NTC من نوع الطاقة عند أقصى قيمة للتيار.
3、Maximum Allowable Capacitance (Joule Energy) (UF): الحد الأقصى لقيمة السعة المسموح بها لمكثف متصل بثرمستور NTC من نوع الطاقة تحت ظروف التحميل.
4、Operating Temperature Range (℃): نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي يمكن أن يعمل فيه الثرمستور NTC من نوع الطاقة بشكل مستمر في حالة الطاقة الصفرية، والذي يتم تحديده من خلال درجة حرارة فئة الحد الأعلى ودرجة حرارة فئة الحد الأدنى.

دور واختيار الثرمستور من نوع الطاقة (NTC) لقمع تيار التدفق الداخلي في تبديل مصدر الطاقة:

1. اختيار قيمة مقاومة الثرمستور NTC من نوع الطاقة R25 R25.
   تحدد قيمة تيار البدء القصوى المسموح بها للدائرة قيمة مقاومة الثرمستور NTC من نوع الطاقة.
   Assuming that the power supply rated input is 220VAC, internal resistance of 1Ω, the maximum allowable starting current of 60A, then select the power type NTC in the initial state of the minimum resistance value is: Rmin = (220 × 1.414/60) – 1 = 4.2 (Ω)
   For this application, we suggest choosing the power type NTC thermistor with R25 resistance value ≧4.2Ω.
2. ثرمستور NTC من نوع الطاقة NTC&8217’الحد الأقصى لاختيار تيار الحالة المستقرة.
   يجب استيفاء مبدأ اختيار الحد الأقصى لتيار الحالة المستقرة القصوى: تيار التشغيل الفعلي للدائرة &lt؛ الحد الأقصى لتيار الحالة المستقرة لثرمستور NTC من نوع الطاقة.
   العديد من مصادر الطاقة ذات تصميم الجهد العريض (تيار متردد 85 فولت - 264 فولت)، ولكن طاقة المنتج ثابتة، لذا كن حذرًا في مدخلات الجهد المنخفض؛ فتيار التشغيل أعلى بكثير من مدخلات الجهد العالي.
   وفقًا للمعادلة: P=UI، في ظل نفس حالة الطاقة، على سبيل المثال، عند جهد الدخل 85 فولت، يكون تيار التشغيل أعلى 3 مرات من ذلك عند جهد الدخل 264 فولت. لذلك، يجب أن يسود تيار التشغيل الفعلي للدائرة إلى أدنى جهد عند الحساب.
3. نوع الطاقة NTC الثرمستور NTC السعة القصوى المسموح بها (طاقة جول) اختيار السعة المسموح بها.بالنسبة لنوع معين من ثرمستور NTC من نوع الطاقة NTC، يلزم تحديد حجم السعة المسموح بها لسعة المرشح بدقة؛ وترتبط هذه القيمة أيضًا بالجهد الأقصى المقدر.يتم توليد طفرات الطاقة عن طريق شحن المكثف، لذلك عادةً ما تُستخدم السعة المسموح بها عند قيمة جهد معينة لتقييم قدرة ثرمستور الطاقة NTC على تحمل التيارات الزائدة. تم تحديد الحد الأقصى لطاقة الجول التي يمكن تحملها لثرمستور NTC من نوع طاقة معين. معادلة حساب طاقة الجول لثرمستور NTC من نوع الطاقة: e = (1/2)c* (u^2)
   من الصيغة أعلاه، يمكن ملاحظة أن قيمة السعة المسموح بالوصول إليها تتناسب عكسيًا مع مربع الجهد المقنن.ببساطة، كلما زاد جهد الدخل، كلما قلت قيمة السعة القصوى المسموح بالوصول إليها، والعكس صحيح.
   تحدد مواصفات الثرمستورات NTC للطاقة بشكل عام السعة القصوى المسموح بها تحت 220 فولت تيار متردد.
   Assuming that the maximum rated voltage of an application is 420VAC, the filter capacitance value is 200μF. According to the above energy equation, the equivalent capacitance value under 220VAC can be converted to: 200×(420)2/(220)2=729μF, so that when selecting a model, you must select the power NTC thermistor with the permissible capacitance value of more than 729μF under 220VAC. This means that the power type NTC thermistor with capacitance greater than 729μF under 220VAC must be selected.

الاحتياطات اللازمة لتطبيق الثرمستور من نوع الطاقة

1. From the analysis of the circuit operating principle, we can see that in the normal operating condition, there is a certain current through the power type NTC thermistor, the current tends to make the surface temperature of the power type NTC reach more than 100 ℃.
   عند إيقاف تشغيل المنتج، يجب استعادة الثرمستور NTC من نوع الطاقة من نوع الطاقة من حالة المقاومة المنخفضة المنخفضة ذات درجة الحرارة العالية إلى حالة المقاومة العالية ذات درجة الحرارة العادية والمقاومة العالية لتحقيق نفس تأثير كبت الارتفاع المفاجئ كما في المرة السابقة.
   ويرتبط وقت الاسترداد بمعامل التبديد والسعة الحرارية لثرمستور NTC من نوع الطاقة، ويستخدم ثابت زمن التبريد الحراري بشكل عام كمرجع. ثابت وقت التبريد الحراري للتبريد ليس هو الوقت اللازم لعودة الثرمستور من نوع الطاقة NTC إلى الوضع الطبيعي، ولكن كلما زاد ثابت وقت التبريد، كلما كان وقت الاسترداد المطلوب أطول، والعكس صحيح، كلما كان أقصر. لذلك، لا يمكن أن يوفر الثرمستور NTC من نوع الطاقة تأثير حماية جيد في حالة التبديل المتكرر.
2. يتم توصيل الثرمستور من نوع الطاقة NTC دائمًا على التوالي في دائرة الحماية.إذا كان الثرمستور NTC من نوع الطاقة لا يمكنه كبح تيار التدفق وحده، فيمكن توصيله على التوالي مع اثنين أو أكثر من الثرمستورات NTC من نوع الطاقة في الدائرة.توصيل ثرمستورين أو أكثر من ثرمستورات NTC من نوع الطاقة NTC على التوازي غير مرغوب فيه لأن الحمل غير موزع بالتساوي. إذا مرر أحد ثرمستورات NTC للطاقة تيارًا أعلى من ثرمستورات NTC الأخرى المتصلة على التوازي، فسوف يصبح أكثر سخونة حتى يمرر كل التيار تقريبًا، وقد ينتهي هذا التيار بإتلاف ثرمستور NTC للطاقة بينما تظل ثرمستورات NTC الأخرى المتصلة على التوازي باردة. ولذلك، لا يمكن استخدام الثرمستور NTC من نوع الطاقة المستخدم في كبح تيار التدفق إلا على التوالي في دائرة الحماية.
3. In the actual application, it is recommended to try to make the power type NTC thermistor work in the rated operating temperature range, as exceeding the specified upper and lower temperature limits may cause power type NTC product failure or damage. Since the power type NTC thermistor is greatly affected by the ambient temperature, the maximum steady state current at room temperature (0～25℃) is generally given in the product specification. Under the highest or lowest operating temperature conditions, the rated current will be linearly derated to zero. Power type NTC thermistor products are not applied at room temperature (0～25℃), or due to the design or structure of the product itself, such as the power supply has some devices with large heat generation. When the ambient temperature is too high or too low, it must be derated according to the derating current curve.
   Calculation formula: ITa=[1-(Ta-25)/(Tu-25)]×Imax
   Where: ITa: current value A at ambient temperature; Ta: ambient temperature ℃, TU: maximum working temperature ℃
   If the maximum ambient temperature is 60℃, the maximum operating temperature of the thermistor is 200℃.
   ITa=[1-(60-25)/(200-25)]×Imax=80%Imax
   According to the above calculation, when the ambient temperature is 60℃, the maximum operating current can only be selected as 80% of the nominal operating current. The maximum current derating curve of the power type NTC thermistor is shown below.

ما الفرق بين الثرمستورات PTC و NTC؟

الاختلافات الرئيسية بين ثرمستورات PTC (الثرمستورات ذات معامل الحرارة الموجب) والثرمستورات ذات معامل الحرارة السالب (الثرمستورات ذات معامل الحرارة السالب) تكمن في طريقة استجابتها للتغيرات في درجات الحرارة وتركيب المواد المستخدمة فيها وسيناريوهات التطبيق وخصائص الأداء.
الاستجابة لتغير درجة الحرارة
ثرمستور NTC: كلما ارتفعت درجة الحرارة، تنخفض مقاومته، أي أن المقاومة تتناسب عكسيًا مع درجة الحرارة. هذه الخاصية تجعل الثرمستورات NTC تعمل بشكل جيد في قياس درجة الحرارة والتحكم فيها، ويمكنها الاستجابة بسرعة للتغيرات في درجة الحرارة.
ثرمستور PTC:مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد قيمة مقاومته، أي أن المقاومة تتناسب طرديًا مع درجة الحرارة.عندما تتجاوز درجة الحرارة درجة حرارة كوري، تزداد قيمة المقاومة بشكل كبير، مما يدل على خصائص الاسترداد الذاتي.
التركيب المادي
الثرمستور NTC: عادةً ما يكون مصنوعًا من مواد شبه موصلة، مثل المنجنيز والنيكل والكوبالت وأكاسيد المعادن الأخرى. تزداد موصلية هذه المواد في درجات الحرارة العالية، مما يؤدي إلى انخفاض قيمة المقاومة.
PTC thermistors: Usually made of ceramic materials such as barium titanate (BaTiO₃), these materials show a sharp increase in resistance value above a specific temperature (Curie temperature).
سيناريوهات التطبيق
الثرمستورات NTC:يشيع استخدامها لقياس درجة الحرارة، وتعويض درجة الحرارة، والحد من تدفق التيار، والحماية من الحرارة الزائدة. ونظراً لسرعة استجابتها السريعة، فهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة للتغيرات في درجة الحرارة.
ثرمستورات PTC:يشيع استخدامها للحماية من التيار الزائد، والصمامات ذاتية الاسترداد، وعناصر التسخين والتحكم في درجة الحرارة.عندما تتجاوز درجة الحرارة القيمة المحددة، تزداد مقاومة الثرمستور PTC بشكل كبير، مما يحد من التيار ويحمي المعدات الكهربائية.
خصائص الأداء
الثرمستورات NTC: عادةً ما تكون أقل تكلفة، ومناسبة للإنتاج بكميات كبيرة والتطبيقات الحساسة من حيث التكلفة. حساسة للرطوبة والمواد الكيميائية، وقد تتعرض لانحراف طفيف في المقاومة مع الاستخدام طويل الأجل.
الثرمستورات PTC:أعلى تكلفة، ولكنها تستحق الاستثمار في التطبيقات التي تتطلب موثوقية وسلامة عالية. توفر استقرارًا أفضل على المدى الطويل وعمرًا أطول، ويمكنها الحفاظ على أداء مستقر في ظل الظروف القاسية.

NTC thermistors are used in which places？

تُستخدم الثرمستورات NTC (ثرمستور معامل درجة الحرارة السالبة) على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من المعدات الإلكترونية، وذلك بشكل أساسي للكشف عن درجة الحرارة وتعويض درجة الحرارة والحماية من الحرارة الزائدة.
اكتشاف درجة الحرارة وتعويضها
يشيع استخدام الثرمستورات NTC في الأجهزة الإلكترونية المختلفة للكشف عن درجة الحرارة وتعويضها. على سبيل المثال:
الهواتف الذكية والكمبيوترات اللوحية: تُستخدم لاكتشاف درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية ووحدة الطاقة وتعويضها لضمان التشغيل المستقر للجهاز.
شحن بطارية الجهاز المحمول: لمراقبة درجة حرارة البطارية ومنع ارتفاع درجة الحرارة.
المتحكمات الدقيقة: لمراقبة درجة حرارة المتحكمات الدقيقة لضمان تشغيلها المستقر.
نظام إضاءة LED: مراقبة درجة حرارة مصابيح LED لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
محرك الأقراص الصلبة (HDD):راقب درجة حرارة محرك الأقراص الصلبة لضمان تشغيله المستقر.
مذبذب بلوري ومستشعر ضغط أشباه الموصلات:يحافظ على استقراره التشغيلي من خلال تعويض درجة الحرارة.
الحماية من الحرارة الزائدة
تُستخدم الثرمستورات NTC أيضًا بشكل شائع للحماية من الحرارة الزائدة لمنع تلف المعدات بسبب الحرارة الزائدة. مثال:
بطاريات الأجهزة المحمولة:منع مشاكل السلامة الناجمة عن ارتفاع درجة حرارة البطارية من خلال مراقبة درجة حرارة البطارية.
الطابعات الحرارية:راقب درجة حرارة رأس الطباعة لمنع التلف الناتج عن السخونة الزائدة.
أمثلة تطبيقية محددة
تتضمن أمثلة التطبيقات المحددة لثرمستورات NTC ما يلي:
الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية: يتم استخدام ثرمستورات NTC متعددة مدمجة للكشف عن درجة الحرارة وتعويضها لضمان التشغيل المستقر للجهاز في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.
شحن بطارية الأجهزة المحمولة: مراقبة درجة حرارة البطارية لمنع ارتفاع درجة الحرارة أثناء الشحن.
المتحكمات الدقيقة: مراقبة درجة حرارة المتحكمات الدقيقة لمنع تعطلها بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
نظام إضاءة LED:راقب درجة حرارة مصابيح LED لمنع حدوث وميض أو تلف للمصابيح بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
Hard Disk Drive (HDD): monitors the temperature of the HDD to prevent it from damaging data due to overheating。