NTC서미스터의 동작원리

1. NTC 서미스터란?

NTC 서미스터에서 NTC라는 용어는 "음의 온도 계수"를 의미하며, 이는 온도가 상승하면 저항이 감소한다는 것을 의미하는 음의 온도 계수를 가진 전기 저항기입니다. 이들은 주로 전류 제한 장치 및 저항 온도 센서로 사용됩니다.

 

NTC 서미스터 기호는 IEC 표준에 따라 아래와 같습니다.

 

NTC 서미스터 기호

 

실리스터 또는 실리콘 온도 센서와 비교할 때 이 서미스터의 온도 감도 계수는 RTD(저항 온도 감지기)보다 5배 및 10배 더 높습니다. NTC 서미스터를 만드는 데 사용되는 재료는 니켈, 철, 구리, 망간, 코발트이며 온도 범위는 -55°C에서 +200°C입니다.

 

 

 

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2. NTC 서미스터 작동 원리

NTC 서미스터의 작동 원리는 주로 주변 온도에 따라 다릅니다. 서미스터의 온도가 높아지면 저항이 감소하며 온도가 섭씨 1도 상승할 때마다 5%의 저항이 감소합니다.

 

전기 흐름에 대한 물질의 저항에 영향을 미치는 두 가지 요소가 있습니다: 물질에 있는 자유 전자의 수와 자유 전자가 이를 통과할 수 있는 용이성. 후자는 물질의 결정 구조에 영향을 받으며, 이는 전류가 흐를 수 있는 더 많거나 더 적은 "자유 전자 경로"를 갖습니다.

 

NTC 서미스터는 첨가제가 있는 Mn-Ni-Co 산화물, Ni-Cr 산화물 및 Cu-Ni 산화물을 포함한 금속 산화물을 포함하는 세라믹으로 만들어집니다. 이러한 금속이 산소와 결합하면 결정 구조에서 자유 전자 경로의 수를 제한하는 결합을 형성하여 저항을 증가시킵니다.

 

그러나 더 높은 온도에서는 원자 간의 충돌로 인해 결정 구조가 약간 파괴되어 일부 전자가 방출되고 이전에는 존재하지 않았던 자유 전자 경로가 생성됩니다. 자유 전자 경로가 많을수록 전기 흐름에 대한 저항이 줄어듭니다. 이것이 NTC 서미스터가 온도가 증가함에 따라 저항이 떨어지는 방식입니다.

 

 

 

NTC 서미스터의 사양은 다음과 같습니다.

• 저항은 섭씨 25도에서 10K ± 1%입니다.
• B-값은 3950 ± 1%입니다.
• 응답 시간은 0.12에서 10초로 매우 빠릅니다.
• 손실 계수 δth는 약 7.5mW/K입니다.
• 열 냉각 시간 상수는 <= 20초입니다.
• 온도 범위는 -55 °C에서 +200 °C입니다.
• 사용 가능한 터미널은 2개입니다.
• 선형성은 기하급수적입니다.
• 정확도 범위는 0.05°C에서 1.00°C입니다.
• 최대 허용 오차는 -40°C 및 150°C에서 최대 ±1.5%입니다.
• 비용은 낮음에서 보통까지 다양합니다.

 

 

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3. NTC 서미스터의 종류

NTC 서미스터는 아래에서 설명하는 구조에 따라 세 가지 유형으로 분류됩니다.

 

1) 비드 서미스터

비드 서미스터는 세라믹 본체에 성형된 백금 합금 리드선으로 직접 구성됩니다. 조립하는 동안 유리 내부에 밀봉하여 손상으로부터 보호하고 측정 안정성을 향상시킵니다.

 

 

비드형 서미스터

 

 

일반적으로 이러한 유형의 서미스터는 칩 및 디스크 서미스터와 같은 다른 유형에 비해 더 나은 안정성, 빠른 응답 시간 및 최대 온도에서 작동할 수 있기 때문에 자주 사용됩니다. 비드 서미스터의 크기는 작고 직경이 0.075mm에서 5mm입니다. 가장 인기 있는 비드형 서미스터는 유리 코팅 비드와 소형 유리 프로브입니다.

 

2) 디스크 & 칩 서미스터

이러한 유형의 NTC 서미스터는 금속화된 표면 접점으로 만들어집니다. 이 서미스터는 비드형 서미스터에 비해 크기가 더 크고 반응이 느립니다. 이 저항기는 크기 때문에 손실 상수가 높습니다. 이 서미스터의 소산 전력이 전류의 제곱에 비례하면 비드형 서미스터에 비해 최대 전류를 처리할 수 있습니다.

 

디스크 & 칩 스타일 서미스터

 

 

디스크 유형 NTC 서미스터는 고온에서 산화물 분말의 혼합물을 원형 다이로 프레스하여 설계되었습니다. 칩형 서미스터는 일반적으로 재료 슬러리가 두꺼운 필름으로 확장되고 건조 및 슬래시 모양으로 확장되는 모든 테이프 주조 방법을 통해 설계됩니다. 이 서미스터의 크기는 직경이 0.25mm – 25mm입니다.

 

 

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3) 유리 캡슐화된 NTC 서미스터

캡슐화된 NTC 서미스터는 밀봉된 유리 기포에 보존됩니다. 이들은 수분 침투로 인한 저항 판독 오류를 방지하는 작은 서미스터입니다. 이 서미스터는 가혹한 환경 조건 및 극한의 온도에서 효율적으로 작동합니다. 이 서미스터가 사용하는 온도는 150°C 이상입니다. 유리에 서미스터를 캡슐화하면 안정성이 향상되고 주변으로부터 유리를 보호할 수 있습니다. 이 온도 조절기의 일반적인 크기는 직경이 0.4-10mm입니다.

 

유리 캡슐화된 서미스터

 

4. NTC 서미스터 회로도

온도 센서의 회로도는 아래와 같습니다. 이 회로는 주로 NTC 서미스터가 있는 자동 팬을 제어하도록 설계되었습니다. 이 회로의 기능은 온도가 상승하면 팬이 자동으로 켜집니다. 

 

NTC 서미스터를 사용하는 팬 컨트롤러

 

 

이 자동 팬 컨트롤러 회로를 만드는 데 필요한 구성 요소에는 10K NTC 서미스터, 10K 저항기, 9V 배터리, 팬 및 BC547 트랜지스터가 포함됩니다.

이 회로의 연결은 위에 제공된 회로에 따라 이루어질 수 있습니다. 이 회로에서 10kΩ NTC 서미스터는 10kΩ 저항을 통해 연결되어 전압 분배기 회로를 만듭니다. 이 서미스터의 저항은 온도가 낮아지면 증가하고 온도가 상승하면 저항이 감소합니다.

 

실온에서 서미스터의 저항은 10kohms입니다. 여기서 회로의 팬은 BC547 트랜지스터를 통해 간단히 연결됩니다. 서미스터가 온도를 감지하면 저항이 감소하여 팬이 켜집니다. 온도가 낮아지면 팬이 꺼집니다.

 

 

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5. NTC 서미스터 저항 테이블

NTC 서미스터 저항은 주로 온도에 따라 변합니다. 서미스터 제조업체에서 지정한 온도는 일반적으로 25°C입니다. 따라서 다음 표는 온도 값을 기반으로 한 저항 값을 보여줍니다.

 

온도	저항
0°C	30kΩ
25°C	10kΩ
35°C	1kΩ
50°C	4kΩ

 

 

 

 

 

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6. NTC 서미스터와 PTC 서미스터의 차이점

 

NTC 서미스터와 PTC 서미스터의 차이점은 다음과 같습니다.

 

NTC 서미스터	PTC 서미스터
NTC 서미스터에서 "NTC"라는 용어는 음의 온도 계수를 나타냅니다.	PTC 서미스터에서 "PTC"라는 용어는 양의 온도 계수를 나타냅니다.
NTC 서미스터에서 온도가 상승하면 저항이 감소합니다.	PTC 서미스터에서 온도가 상승하면 저항이 증가합니다.
NTC 서미스터를 만드는 데 사용되는 재료는 다음과 같습니다. 코발트, 니켈, 망간, 구리 등의 산화물	PTC 서미스터를 만드는 데 사용되는 재료는 티탄산바륨입니다.
온도 기반 어플리케이션의 측정 및 제어에 사용됩니다.	고온으로부터 다양한 회로를 보호하는 데 사용됩니다.
-55°C ~ 20 0°C  온도 범위에 적용	0°C ~ 200°C  온도 범위에 적용

 

 

 

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NTC 서미스터의 장점은 다음과 같습니다.

• NTC 서미스터는 높은 유연성과 감도를 가지고 있습니다.
• 온도를 감지하는 온도 센서로 사용할 수 있습니다.
• NTC 서미스터는 높은 정확도와 호환성을 동시에 제공합니다.
• NTC 서미스터는 높은 신뢰성, 정확도, 우수한 성능, 우수한 내열성, 소량 등을 가지고 있습니다.
• 다양한 공차 및 크기를 사용할 수 있습니다.
• 다른 온도에 민감한 저항기와 비교할 때 NTC 서미스터는 감도와 같은 주요 이점이 있습니다.
• NTC 서미스터는 미세한 온도 변화에도 반응합니다.
• NTC 서미스터는 온도 내에서 1도 이하의 파동을 정확하게 감지할 수 있습니다.

 

NTC 서미스터의 단점은 다음과 같습니다.

• NTC 서미스터는 매우 민감한 구성 요소이므로 과열이 발생하면 전체 기기를 파괴할 수 있습니다.
• NTC 서미스터가 손상되면 건조기가 전혀 작동하지 않습니다.
• NTC 서미스터는 특수 제작되었으므로 교체가 불가능합니다.
• NTC 서미스터를 선택하는 동안 중심 온도의 작동 지점을 확인하는 것이 중요합니다.

 

NTC 서미스터의 응용 분야는 다음과 같습니다.

• NTC(음의 온도 계수) 서미스터는 극도로 낮은 온도 측정에서 저항 온도계로 사용할 수 있습니다.
• NTC 서미스터는 일반적으로 현재 디지털 온도 조절기에 사용됩니다.
• NTC 서미스터는 충전하는 동안 배터리의 온도를 모니터링하는 데 매우 유용합니다.
• NTC 서미스터는 전류 제한 장치로 전자 회로에 사용됩니다.
• NTC 서미스터는  퓨즈의 대안으로 사용할 수 있습니다.
• NTC 서미스터는 온도 보상 장치로 사용됩니다.

 

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