熱敏電阻
熱敏電阻是非常精確的熱傳感器,通過其電阻指示溫度。使用它們作為傳感器,通過簡單地施加電壓,測量電流并將電阻轉(zhuǎn)換成溫度來測量溫度。然而,熱敏電阻也可以作為電路中的可變電阻器,通過增加或減少電阻來影響行為,這取決于溫度系數(shù)是正還是負。
對溫度變化的響應(yīng)需要時間,測量該響應(yīng)的主要參數(shù)是熱時間常數(shù)(TTC)。熱敏電阻的材料和組裝對TTC產(chǎn)生了重大影響,因此我們的工程師團隊進行了大量實驗,以顯示TTC的變化程度。在應(yīng)用程序中使用,我們將看到TTC可以產(chǎn)生什么樣的影響。
施工影響TTC
熱敏電阻由電阻元件組成,該電阻元件在溫度變化時吸收熱量。響應(yīng)時間是由質(zhì)量的比熱和質(zhì)量的熱導率以及質(zhì)量周圍的任何物質(zhì)引起的。通常由燒結(jié)陶瓷制成,塊或元件也可以由硅制成。
TTC是一種固有的器件屬性,與環(huán)境變化率無關(guān)。測量TTC時,需要應(yīng)用溫度變化,但如果變化太慢,則測量環(huán)境溫度的變化率,而不是傳感器的響應(yīng)。因此,使用盡可能接近瞬間的溫度變化非常重要。
響應(yīng)速率在整個響應(yīng)中發(fā)生變化,隨著器件在新溫度下接近穩(wěn)態(tài)而逐漸減慢。等到達到真正的穩(wěn)定狀態(tài)將使標準化難以進行測量,因此TTC定義為溫度達到1 / e所需的時間,或剛好超過完全轉(zhuǎn)換的63%(見圖1) )。
圖1:TTC測量響應(yīng)的63.2%。藍色曲線顯示冷到熱的過渡,綠色曲線顯示從熱到冷的過渡。
有幾個變量會影響TTC:
熱敏電阻的質(zhì)量
熱敏電阻的形狀(表面積與體積)
用于封裝的灌封材料
外殼包圍熱敏電阻
“環(huán)境”的性質(zhì) - 熱敏電阻工作的氣體或液體
用于衡量TTC的方法
如果我們比較不同的熱敏電阻材料,那么材料的比熱以及溫度系數(shù) - 正或負 - 也會產(chǎn)生影響。由于所有測量的器件都是燒結(jié)的過渡金屬氧化物(NTC材料),因此未考慮這些因素。燒結(jié)通過封閉不同氧化物顆粒之間的孔來影響電阻溫度曲線的電阻率和斜率以及穩(wěn)定性。
由于測量方法很重要,因此在比較不同熱敏電阻的TTC時,確保它們使用相同的測量技術(shù)非常重要。TTC表示為絕對時間。因此,舉例來說,如果一個器件的溫度變化為0°C到100°C,而另一個器件的溫度變化只有一半,那么第一個器件 - 即使與第二個器件相同 - 將具有更短的測量TTC,因為TTC是由溫差驅(qū)動的。
我們研究的兩個主要變量是芯片尺寸,它影響質(zhì)量和形狀,以及封裝類型。第一種因換能器本身而異; 第二種因換能器周圍的材料而異。