Termistor NTC

O que é um termistor NTC?

O termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC) é um dispositivo semicondutor feito de óxidos metálicos, como manganês, cobalto e níquel, por meio de um processo cerâmico. Sua principal característica é uma diminuição exponencial da resistência com o aumento da temperatura, que é determinada pela estrutura da banda de energia e pelo comportamento do portador dentro do material.
Vantagens: alta sensibilidade, resposta rápida, tamanho pequeno e baixo custo.
Desvantagens: as características não lineares exigem calibração, e a estabilidade de longo prazo pode ser afetada pelo ambiente.

De que são feitos os termistores NTC?

Composição do material: manganês, cobalto, à base de óxido de níquel, parte do uso de carboneto de silício ou nitreto de tântalo e outros materiais não óxidos.
Os termistores NTC são feitos principalmente de óxidos metálicos, como manganês (Mn), níquel (Ni), cobalto (Co) e cobre (Cu), e são fabricados por meio de um processo cerâmico. Esses óxidos metálicos são combinados por meio de um processo específico para formar termistores com características de coeficiente de temperatura negativo.
Processo:Fabricadas por processos cerâmicos, como mistura, moldagem e sinterização, as características de resistência podem ser ajustadas pela proporção da composição e pelas condições de sinterização.

Qual é a função de um termistor NTC?

O termistor NTC (Negative Temperature Coefficient) é um dispositivo semicondutor cujo valor de resistência diminui à medida que a temperatura aumenta, e suas principais funções podem ser resumidas nas três categorias a seguir.

1. Medição de temperatura
   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:
   Monitoramento da temperatura interna dos smartphones para evitar danos por superaquecimento aos componentes de precisão.
   Detecção e controle de temperatura de aparelhos domésticos (por exemplo, condicionadores de ar, chaleiras);
   O campo de medição de temperatura industrial, comparado com RTDs de platina ou termopares, tem as vantagens do baixo custo e de um circuito simples.
2. Compensação de temperatura
   Utilizando suas características negativas de temperatura, um termistor NTC pode compensar o desvio de parâmetro no circuito devido à mudança de temperatura. As aplicações típicas incluem:
   Circuitos de compensação de temperatura para instrumentação de precisão;
   Gerenciamento da temperatura dos pacotes de baterias de lítio para garantir a segurança da carga e da descarga.
3. Supressão de corrente de irrupção
   Em circuitos de fonte de alimentação, o NTC termistores limitam a corrente de irrupção no momento da ligação por meio de uma alta resistência inicial para proteger componentes como capacitores e diodos retificadores. Posteriormente, a resistência cai devido ao autoaquecimento e o consumo de energia é insignificante. Comumente usado:
   Circuitos de entrada de fontes de alimentação comutadas e fontes de alimentação UPS;
   Lâmpadas e reatores eletrônicos que economizam energia.
   Suporte a outras características: A vida útil e a estabilidade do termistor NTC são os principais indicadores de desempenho, especialmente em ambientes adversos (como alta temperatura e alta umidade), que precisam funcionar de forma confiável por um longo período. Seus materiais são principalmente cerâmicas de óxido de metal, como manganês, cobalto, níquel, etc. As características semicondutoras são obtidas por meio da estrutura de espinélio.

Princípio de operação dos termistores NTC

Mecanismo do semicondutor:Quando a temperatura aumenta, a concentração de elétrons livres e buracos no semicondutor aumenta, e a mudança na mobilidade do portador resulta em uma diminuição na resistência.
Comparação com metais:A resistência do metal aumenta com a temperatura (devido ao aumento da vibração da rede), enquanto os termistores NTC exibem a característica oposta.

Especificações do termistor NTC

Os principais parâmetros de um termistor do tipo de potência (NTC) em uma fonte de alimentação comutada:
1, resistência nominal de potência zero (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, a corrente máxima de estado estável (A): na temperatura ambiente nominal, pode ser continuamente aplicado ao termistor NTC do tipo de potência no valor máximo de corrente.
3、Maximum Allowable Capacitance (Joule Energy) (UF): O valor máximo permitido de capacitância de um capacitor conectado a um termistor NTC do tipo de potência sob condições de carga.
4、Operating Temperature Range (℃): A faixa de temperatura ambiente na qual o termistor NTC do tipo de potência pode operar continuamente no estado de potência zero, que é determinada pela temperatura da categoria de limite superior e pela temperatura da categoria de limite inferior.

A função e a seleção do termistor do tipo de potência (NTC) para suprimir a corrente de inrush na fonte de alimentação comutada:

1. Seleção do valor da resistência do termistor NTC tipo potência R25.
   O valor máximo permitido de corrente de partida do circuito determina o valor da resistência do termistor NTC do tipo de potência.
   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. Seleção da corrente máxima de estado estável do termistor NTC do tipo de potência.
   O princípio da seleção da corrente máxima de estado estável deve ser satisfeito: a corrente operacional real do circuito e a corrente máxima de estado estável do termistor NTC do tipo de potência.
   Muitas fontes de alimentação são projetadas para ampla tensão (AC 85V-264V), mas a potência do produto é fixa, portanto, tenha cuidado com a entrada de baixa tensão; a corrente operacional é muito maior do que a entrada de alta tensão.
   De acordo com a fórmula: P=UI, sob a mesma condição de potência, por exemplo, na tensão de entrada de 85V, a corrente de trabalho é 3 vezes maior do que na tensão de entrada de 264V. Portanto, a corrente operacional real do circuito para a tensão mais baixa quando o cálculo deve prevalecer.
3. Seleção da capacitância máxima permitida do termistor NTC do tipo de potência (energia Joule).Para um determinado tipo de termistor NTC de potência, o tamanho do acesso permitido à capacitância do filtro é estritamente necessário; esse valor também está relacionado à tensão nominal máxima.Os picos de energia são gerados pelo carregamento do capacitor, portanto, a capacitância permitida em um determinado valor de tensão é normalmente usada para avaliar a capacidade de um termistor NTC de potência de suportar correntes de pico. A energia máxima de Joule que pode ser suportada foi determinada para um termistor NTC de potência específico. Fórmula de cálculo da energia Joule para termistor NTC de potência: E =(1/2)C*(U^2)
   A partir da fórmula acima, pode-se observar que o valor da capacitância de seu acesso permitido é inversamente proporcional ao quadrado da tensão nominal.Simplificando, quanto maior a tensão de entrada, menor o valor máximo de capacitância que pode ser acessado, e vice-versa.
   As especificações dos termistores NTC de potência geralmente definem a capacitância máxima permitida em 220 VCA.
   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.

Precauções para a aplicação do termistor do tipo potência

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 ℃.
   Quando o produto é desligado, o termistor NTC do tipo de alimentação deve ser completamente restaurado do estado de alta temperatura e baixa resistência para o estado de alta resistência e temperatura normal para obter o mesmo efeito de supressão de surtos da última vez.
   O tempo de recuperação está relacionado ao coeficiente de dissipação e à capacidade de calor do termistor NTC do tipo de potência, e a constante de tempo térmico de resfriamento é geralmente usada como referência. A constante de tempo térmico de resfriamento não é o tempo necessário para que o termistor NTC do tipo de potência volte ao normal, mas quanto maior for a constante de tempo de resfriamento, maior será o tempo de recuperação necessário e, vice-versa, menor será. Portanto, o termistor NTC do tipo de potência não pode proporcionar um bom efeito de proteção no caso de comutação frequente.
2. O termistor NTC do tipo de potência é sempre conectado em série no circuito de proteção.Se um termistor NTC de potência não conseguir suprimir a corrente de energização sozinho, ele poderá ser conectado em série com dois ou mais termistores NTC de potência no circuito.A conexão de dois ou mais termistores NTC de potência em paralelo não é desejável porque a carga não é distribuída uniformemente. Se um dos termistores NTC de potência passar uma corrente mais alta do que os outros termistores NTC de potência conectados em paralelo, ele ficará mais quente até que finalmente passe quase toda a corrente, e essa corrente pode acabar danificando o termistor NTC de potência enquanto os outros termistores NTC de potência conectados em paralelo permanecem frios. Portanto, o termistor NTC de potência usado para supressão de corrente de partida só pode ser usado em série no circuito de proteção.
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.

Qual é a diferença entre os termistores PTC e NTC?

As principais diferenças entre Termistores PTC Os termistores NTC (Positive Temperature Coefficient Thermistors) e NTC (Negative Temperature Coefficient Thermistors) estão na forma como respondem às mudanças de temperatura, na composição do material, nos cenários de aplicação e nas características de desempenho.
Resposta à mudança de temperatura
Termistor NTC: À medida que a temperatura aumenta, sua resistência diminui, ou seja, a resistência é inversamente proporcional à temperatura. Essa característica faz com que os termistores NTC tenham um bom desempenho na medição e no controle de temperatura, e eles podem responder rapidamente às mudanças de temperatura.
Termistor PTC:À medida que a temperatura aumenta, seu valor de resistência aumenta, ou seja, a resistência é diretamente proporcional à temperatura.Quando a temperatura excede a temperatura de Curie, o valor da resistência aumenta drasticamente, mostrando as características de autorrecuperação.
Composição do material
Termistor NTC: geralmente feito de materiais semicondutores, como manganês, níquel, cobalto e outros óxidos metálicos.A condutividade desses materiais aumenta em altas temperaturas, resultando em uma diminuição no valor da resistência.
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).
Cenários de aplicativos
Termistores NTC:Comumente usados para medição de temperatura, compensação de temperatura, limitação de corrente de inrush e proteção contra superaquecimento. Devido à sua velocidade de resposta rápida, é adequado para aplicações que exigem uma resposta rápida às mudanças de temperatura.
Termistores PTC:Comumente usados para proteção contra sobrecorrente, fusíveis de autorrecuperação, elementos de aquecimento e controle de temperatura.Quando a temperatura excede o valor definido, a resistência do termistor PTC aumenta drasticamente, limitando a corrente e protegendo o equipamento elétrico.
Características de desempenho
Termistores NTC: geralmente de custo mais baixo, adequados para produção em massa e aplicações sensíveis ao custo. São sensíveis à umidade e a produtos químicos e podem apresentar um leve desvio de resistência com o uso prolongado.
Termistores PTC:Custo mais alto, mas vale o investimento em aplicações que exigem alta confiabilidade e segurança. Oferece melhor estabilidade a longo prazo e vida útil mais longa, e pode manter um desempenho estável sob condições adversas.

NTC thermistors are used in which places？

Os termistores NTC (Negative Temperature Coefficient thermistor, termistor de coeficiente de temperatura negativo) são amplamente utilizados em diversos equipamentos eletrônicos, principalmente para detecção de temperatura, compensação de temperatura e proteção contra superaquecimento.
Detecção e compensação de temperatura
Os termistores NTC são comumente usados em vários dispositivos eletrônicos para detecção e compensação de temperatura. Por exemplo:
Smartphones e tablet PCs: usado para detectar e compensar a temperatura da CPU e do módulo de energia para garantir a operação estável do dispositivo.
Carregamento da bateria do dispositivo móvel: para monitorar a temperatura da bateria e evitar o superaquecimento.
Microcontroladores: para monitorar a temperatura dos microcontroladores e garantir sua operação estável.
Sistema de iluminação LED: Monitore a temperatura das luzes LED para evitar o superaquecimento.
Unidade de disco rígido (HDD):Monitore a temperatura da unidade de disco rígido para garantir sua operação estável.
Oscilador de cristal e sensor de pressão semicondutor:Mantém sua estabilidade operacional por meio da compensação de temperatura.
Proteção contra superaquecimento
Os termistores NTC também são comumente usados para proteção contra superaquecimento para evitar que o equipamento seja danificado devido ao superaquecimento. Exemplo:
Baterias para dispositivos móveis:Evite problemas de segurança causados pelo superaquecimento da bateria, monitorando a temperatura da bateria.
Impressoras térmicas:Monitore a temperatura do cabeçote de impressão para evitar danos por superaquecimento.
Exemplos de aplicações específicas
Exemplos de aplicações específicas para termistores NTC incluem:
Smartphones e tablets: Vários termistores NTC integrados são usados para detecção e compensação de temperatura para garantir a operação estável do dispositivo em ambientes de alta temperatura.
Carregamento de bateria de dispositivos móveis: monitoramento da temperatura da bateria para evitar o superaquecimento durante o carregamento.
Microcontroladores: Monitore a temperatura dos microcontroladores para evitar que eles falhem devido ao superaquecimento.
Sistema de iluminação LED:Monitore a temperatura das luzes de LED para evitar cintilação ou danos às luzes causados por superaquecimento.
Hard Disk Drive (HDD): monitors the temperature of the HDD to prevent it from damaging data due to overheating。