כיצד לשפוט את איכותו של תרמיסטור? כיצד לבחור את התרמיסטור המתאים לצרכים שלך?

שיפוט ביצועי התרמיסטור ובחירת מוצר מתאים דורשים שיקול דעת מקיף הן של פרמטרים טכניים והן של תרחישי יישום. להלן מדריך מפורט:

א. כיצד לשפוט את איכותו של תרמיסטור?

פרמטרי ביצועים מרכזיים הם הליבה להערכה:

1. ערך התנגדות נומינלי (R25):

• הַגדָרָה:ערך ההתנגדות בטמפרטורת ייחוס ספציפית (בדרך כלל 25 מעלות צלזיוס).
• שיפוט איכותי:הערך הנומינלי עצמו אינו טוב או רע מטבעו; המפתח הוא האם הוא עומד בדרישות התכנון של מעגל היישום (למשל, מחלק מתח, הגבלת זרם). עקביות (פיזור ערכי ההתנגדות בתוך אותה אצווה) היא מדד מכריע לאיכות הייצור - פיזור קטן יותר עדיף.
• פֶּתֶק:ל-NTC ול-PTC טווחי התנגדות שונים בתכלית ב-25 מעלות צלזיוס (NTC: אוהם למגוהם, PTC: בדרך כלל אוהם עד מאות אוהם).

2. ערך B (ערך בטא):

• הַגדָרָה:פרמטר המתאר את רגישות שינוי ההתנגדות של התרמיסטור עם הטמפרטורה. מתייחס בדרך כלל לערך B בין שתי טמפרטורות ספציפיות (למשל, B25/50, B25/85).
• נוסחת חישוב: B = (T1 * T2) / (T2 - T1) * ln(R1/R2)
• שיפוט איכותי:
  • NTC:ערך B גבוה יותר מצביע על רגישות גבוהה יותר לטמפרטורה ושינוי תלול יותר בהתנגדות עם הטמפרטורה. ערכי B גבוהים מציעים רזולוציה גבוהה יותר במדידת טמפרטורה אך ליניאריות גרועה יותר על פני טווחי טמפרטורות רחבים. עקביות (פיזור ערך B בתוך אצווה) היא קריטית.
  • PTC:ערך B (אם כי מקדם הטמפרטורה α נפוץ יותר) מתאר את קצב עליית ההתנגדות מתחת לנקודת קירי. עבור יישומי מיתוג, תלילות קפיצת ההתנגדות ליד נקודת קירי (ערך α) היא המפתח.
  • פֶּתֶק:יצרנים שונים עשויים להגדיר ערכי B באמצעות זוגות טמפרטורות שונים (T1/T2); יש לוודא עקביות בעת ההשוואה.

3. דיוק (סובלנות):

• הַגדָרָה:טווח הסטייה המותר בין הערך בפועל לערך הנומינלי. מסווג בדרך כלל כ:
  • דיוק ערך ההתנגדות:סטייה מותרת של ההתנגדות בפועל מההתנגדות הנומינלית ב-25°C (לדוגמה, ±1%, ±3%, ±5%).
  • דיוק ערך B:סטייה מותרת של ערך B בפועל מערך B נומינלי (לדוגמה, ±0.5%, ±1%, ±2%).
  • שיפוט איכותי:דיוק גבוה יותר מצביע על ביצועים טובים יותר, בדרך כלל בעלות גבוהה יותר. יישומים בעלי דיוק גבוה (למשל, מדידת טמפרטורה מדויקת, מעגלי פיצוי) דורשים מוצרים בעלי דיוק גבוה (למשל, ±1% R25, ערך B ±0.5%). ניתן להשתמש במוצרים בעלי דיוק נמוך יותר ביישומים פחות תובעניים (למשל, הגנה מפני זרם יתר, חיווי טמפרטורה גס).

4. מקדם טמפרטורה (α):

• הַגדָרָה:הקצב היחסי של שינוי ההתנגדות עם הטמפרטורה (בדרך כלל קרוב לטמפרטורת הייחוס של 25°C). עבור NTC, α = - (B / T²) (%/°C); עבור PTC, יש α חיובי קטן מתחת לנקודת קירי, אשר עולה באופן דרמטי לידה.
• שיפוט איכותי:ערך |α| גבוה (שלילי עבור NTC, חיובי עבור PTC ליד נקודת המיתוג) הוא יתרון ביישומים הדורשים תגובה מהירה או רגישות גבוהה. עם זאת, משמעות הדבר היא גם טווח פעולה אפקטיבי צר יותר וליניאריות גרועה יותר.

5. קבוע זמן תרמי (τ):

• הַגדָרָה:בתנאי הספק אפס, הזמן הנדרש לשינוי טמפרטורת התרמיסטור ב-63.2% מההפרש הכולל כאשר טמפרטורת הסביבה עוברת שינוי מדרגה.
• שיפוט איכותי:קבוע זמן קטן יותר פירושו תגובה מהירה יותר לשינויים בטמפרטורת הסביבה. זה קריטי עבור יישומים הדורשים מדידה או תגובה מהירה של טמפרטורה (למשל, הגנה מפני טמפרטורה גבוהה מדי, גילוי זרימת אוויר). קבוע הזמן מושפע מגודל המארז, קיבולת החום של החומר ומוליכות תרמית. NTCs קטנים ולא ארוזים של חרוזים מגיבים במהירות הרבה ביותר.

6. קבוע פיזור (δ):

• הַגדָרָה:ההספק הנדרש כדי להעלות את טמפרטורת התרמיסטור ב-1°C מעל טמפרטורת הסביבה עקב פיזור ההספק שלו עצמו (יחידה: mW/°C).
• שיפוט איכותי:קבוע פיזור גבוה יותר פירושו פחות אפקט חימום עצמי (כלומר, עליית טמפרטורה קטנה יותר עבור אותו זרם). זה חשוב מאוד למדידת טמפרטורה מדויקת, שכן חימום עצמי נמוך פירושו שגיאות מדידה קטנות יותר. תרמיסטורים עם קבועי פיזור נמוכים (גודל קטן, מארז מבודד תרמית) נוטים יותר לשגיאות חימום עצמי משמעותיות מזרם המדידה.

7. דירוג הספק מרבי (Pmax):

• הַגדָרָה:ההספק המרבי שבו התרמיסטור יכול לפעול ביציבות לאורך זמן בטמפרטורת סביבה מוגדרת ללא נזק או סחיפת פרמטרים קבועה.
• שיפוט איכותי:חייב לעמוד בדרישת פיזור ההספק המרבית של היישום עם מרווח מספיק (בדרך כלל ירידה בדירוג). נגדים בעלי יכולת פיזור הספק גבוהה יותר אמינים יותר.

8. טווח טמפרטורות הפעלה:

• הַגדָרָה:מרווח טמפרטורת הסביבה שבו התרמיסטור יכול לפעול כרגיל כאשר הפרמטרים נשארים במסגרת גבולות הדיוק שצוינו.
• שיפוט איכותי:טווח רחב יותר פירושו תחולה גדולה יותר. יש לוודא שטמפרטורות הסביבה הגבוהות והנמוכות ביותר ביישום נמצאות בטווח זה.

9. יציבות ואמינות:

• הַגדָרָה:היכולת לשמור על התנגדות וערכי B יציבים במהלך שימוש ארוך טווח או לאחר שינויי טמפרטורה ואחסון בטמפרטורה גבוהה/נמוכה.
• שיפוט איכותי:יציבות גבוהה היא קריטית עבור יישומים מדויקים. ל-NTCs מצופים זכוכית או שטופלו במיוחד יש בדרך כלל יציבות טובה יותר לטווח ארוך מאשר ל-NTCs מצופים אפוקסי. סיבולת המיתוג (מספר מחזורי המיתוג שהם יכולים לעמוד בהם ללא תקלה) היא מדד אמינות מרכזי עבור PTCs.

II. כיצד לבחור את התרמיסטור המתאים לצרכים שלך?

תהליך הבחירה כרוך בהתאמת פרמטרי ביצועים לדרישות היישום:

1. זהה את סוג היישום:זהו הבסיס.

• מדידת טמפרטורה: NTCעדיף. יש להתמקד בדיוק (ערך R ו-B), יציבות, טווח טמפרטורות פעולה, אפקט חימום עצמי (קבוע פיזור), מהירות תגובה (קבוע זמן), ליניאריות (או האם יש צורך בפיצוי ליניאריזציה), וסוג המארז (גשש, SMD, מצופה זכוכית).
• פיצוי טמפרטורה: NTCנפוץ (פיצוי על סחיפה בטרנזיסטורים, גבישים וכו'). יש לוודא שמאפייני הטמפרטורה של ה-NTC תואמים למאפייני הסחיפה של הרכיב המפוצה, ולתעדף יציבות ודיוק.
• הגבלת זרם כניסה: NTCעדיף. פרמטרים מרכזיים הםערך התנגדות נומינלי (קובע את האפקט המגביל הראשוני), זרם/הספק מקסימלי במצב יציב(קובע את כושר הטיפול במהלך פעולה רגילה),עמידות זרם נחשול מקסימלית(ערך I²t או זרם שיא עבור צורות גל ספציפיות), וזמן התאוששות(זמן להתקרר למצב בעל התנגדות נמוכה לאחר כיבוי, דבר המשפיע על יישומי מיתוג תכופים).
• הגנה מפני טמפרטורה יתר/זרם יתר: PTC(נתיכים הניתנים לאיפוס) נמצאים בשימוש נפוץ.
  • הגנה מפני טמפרטורה יתר:בחרו PTC עם נקודת קירי מעט מעל הגבול העליון של טמפרטורת ההפעלה הרגילה. התמקדו בטמפרטורת ההפעלה, זמן ההפעלה, טמפרטורת האיפוס, המתח/זרם המדורגים.
  • הגנה מפני זרם יתר:בחרו PTC עם זרם החזקה מעט מעל זרם הפעולה הרגיל של המעגל וזרם ניתוק נמוך מהרמה שעלולה לגרום נזק. פרמטרים מרכזיים כוללים זרם החזקה, זרם ניתוק, מתח מקסימלי, זרם מקסימלי, זמן ניתוק והתנגדות.
  • גילוי מפלס/זרימה נוזלים: NTCנפוץ בשימוש, תוך ניצול אפקט החימום העצמי שלו. פרמטרים מרכזיים הם קבוע פיזור, קבוע זמן תרמי (מהירות תגובה), יכולת טיפול בהספק, ומארז (חייב לעמוד בפני קורוזיה של המדיה).

2. קביעת דרישות פרמטרים מרכזיים:כימת את הצרכים בהתבסס על תרחיש היישום.

• טווח מדידה:טמפרטורות מינימום ומקסימום שיש למדוד.
• דרישת דיוק מדידה:איזה טווח שגיאת טמפרטורה מקובל? זה קובע את ההתנגדות הנדרשת ואת דרגת הדיוק של ערך B.
• דרישת מהירות תגובה:באיזו מהירות יש לזהות שינוי טמפרטורה? זה קובע את קבוע הזמן הנדרש, ומשפיע על בחירת האריזה.
• ממשק מעגל:תפקיד התרמיסטור במעגל (מחלק מתח? מגביל זרם טורי?). זה קובע את טווח ההתנגדות הנומינלית הנדרש ואת זרם/מתח ההינע, ומשפיע על חישוב שגיאת החימום העצמי.
• תנאי סביבה:לחות, קורוזיה כימית, לחץ מכני, צורך בבידוד? זה משפיע ישירות על בחירת המארז (למשל, אפוקסי, זכוכית, מעטפת נירוסטה, ציפוי סיליקון, SMD).
• מגבלות צריכת חשמל:כמה זרם הנעה יכול המעגל לספק? כמה עליית טמפרטורה של חימום עצמי מותרת? זה קובע את קבוע הפיזור המקובל ואת רמת זרם ההנעה.
• דרישות אמינות:זקוק ליציבות גבוהה לטווח ארוך? חייב לעמוד במעברים תכופים? זקוק ליכולת עמידה במתח/זרם גבוה?
• אילוצי גודל:מקום למעגל מודפס? מקום להרכבה?

3. בחר NTC או PTC:בהתבסס על שלב 1 (סוג היישום), זה נקבע בדרך כלל.

4. סינון דגמים ספציפיים:

• עיין בגיליונות הנתונים של היצרן:זוהי הדרך הישירה והיעילה ביותר. בין היצרנים העיקריים נמנים Vishay, TDK (EPCOS), Murata, Semitec, Littelfuse, TR Ceramic וכו'.
• פרמטרים של התאמה:בהתבסס על הדרישות המרכזיות שזוהו בשלב 2, חפש בגיליונות נתונים עבור דגמים העומדים בקריטריונים של התנגדות נומינלית, ערך B, דרגת דיוק, טווח טמפרטורות פעולה, גודל מארז, קבוע פיזור, קבוע זמן, הספק מרבי וכו'.
• סוג החבילה:
  • התקן להרכבה משטחית (SMD):גודל קטן, מתאים ל-SMT בצפיפות גבוהה, עלות נמוכה. מהירות תגובה בינונית, קבוע פיזור בינוני, טיפול בהספק נמוך יותר. גדלים נפוצים: 0201, 0402, 0603, 0805 וכו'.
  • מצופה זכוכית:תגובה מהירה מאוד (קבוע זמן קטן), יציבות טובה, עמידות לטמפרטורות גבוהות. קטן אך שביר. משמש לעתים קרובות כליבה בגששי טמפרטורה מדויקים.
  • מצופה אפוקסי:עלות נמוכה, הגנה מסוימת. מהירות תגובה ממוצעת, יציבות ועמידות בפני טמפרטורה.
  • צירי/רדיאלי מוליך:טיפול בהספק גבוה יחסית, קל להלחמה ידנית או להרכבה דרך חור.
  • גשש עטופה במתכת/פלסטיק:קל להרכבה ואבטחה, מספק בידוד, איטום, עמידות בפני קורוזיה והגנה מכנית. מהירות תגובה איטית יותר (תלוי במארז/מילוי). מתאים ליישומים תעשייתיים, מכשירי חשמל הדורשים הרכבה אמינה.
  • סוג חשמל להרכבה משטחית:מיועד להגבלת כניסת חשמל גבוהה, גודל גדול יותר, טיפול בהספק חזק.

5. קחו בחשבון את העלות והזמינות:בחרו מודל חסכוני עם אספקה יציבה וזמני אספקה מקובלים העומד בדרישות הביצועים. מודלים בעלי דיוק גבוה, אריזה מיוחדת ותגובה מהירה בדרך כלל יקרים יותר.

6. בצע אימות בדיקה במידת הצורך:עבור יישומים קריטיים, במיוחד הקשורים לדיוק, מהירות תגובה או אמינות, יש לבדוק דגימות בתנאי הפעלה בפועל או מדומים.

סיכום שלבי הבחירה

1. הגדרת צרכים:מהי האפליקציה? מהי מדידת המערכת? מהי הגנה? על מה פיצוי?
2. קביעת סוג:NTC (מדידה/פיצוי/הגבלה) או PTC (הגנה)?
3. כימות פרמטרים:טווח טמפרטורות? דיוק? מהירות תגובה? עוצמה? גודל? סביבה?
4. בדיקת גיליונות נתונים:סנן מודלים מועמדים על סמך צרכים, השווה טבלאות פרמטרים.
5. חבילת סקירה:בחר חבילה מתאימה בהתבסס על סביבה, הרכבה ותגובה.
6. השוואת עלות:בחרו דגם חסכוני העונה על הדרישות.
7. אימות:בדיקת ביצועי הדגימה בתנאים בפועל או מדומים עבור יישומים קריטיים.

על ידי ניתוח שיטתי של פרמטרי ביצועים ושילובם עם דרישות יישום ספציפיות, תוכלו לשפוט ביעילות את איכות התרמיסטור ולבחור את התרמיסטור המתאים ביותר לפרויקט שלכם. זכרו, אין תרמיסטור "הטוב ביותר", רק התרמיסטור "המתאים ביותר" ליישום מסוים. במהלך תהליך הבחירה, גיליונות נתונים מפורטים הם מקור ההתייחסות האמין ביותר שלכם.