Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) werden als hochpräzise Temperatursensorkomponenten in einer Vielzahl von Automobil-, Industrie-, Haushaltsgeräte- und medizinischen Anwendungen eingesetzt. Da es eine große Auswahl an NTC-Thermistoren gibt – mit unterschiedlichen Designs und aus einer Vielzahl von Materialien – können Sie sich für das Beste entscheidenNTC-Thermistorenfür eine bestimmte Anwendung kann eine Herausforderung sein.
WarumwählenNTC?
Es gibt drei Haupttemperatursensortechnologien mit jeweils eigenen Eigenschaften: Widerstandstemperaturdetektoren (RTD) und zwei Arten von Thermistoren, Thermistoren mit positivem und negativem Temperaturkoeffizienten. RTD-Sensoren werden hauptsächlich zur Messung eines breiten Temperaturbereichs verwendet und sind aufgrund der Verwendung von reinem Metall tendenziell teurer als Thermistoren.
Da Thermistoren die Temperatur mit der gleichen oder einer höheren Genauigkeit messen, werden sie daher normalerweise RTDS vorgezogen. Wie der Name schon sagt, steigt der Widerstand eines Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) mit der Temperatur. Sie werden häufig als Temperaturgrenzwertgeber in Abschalt- oder Sicherheitskreisen eingesetzt, da bei Erreichen der Schalttemperatur der Widerstand ansteigt. Andererseits nimmt mit steigender Temperatur der Widerstand des Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) ab. Die Beziehung zwischen Widerstand und Temperatur (RT) ist eine flache Kurve und ist daher für Temperaturmessungen sehr genau und stabil.
Wichtige Auswahlkriterien
NTC-Thermistoren sind hochempfindlich und können die Temperatur mit hoher Genauigkeit (±0,1 °C) messen, was sie ideal für eine Vielzahl von Anwendungen macht. Die Wahl des zu spezifizierenden Typs hängt jedoch von einer Reihe von Kriterien ab – Temperaturbereich, Widerstandsbereich, Messgenauigkeit, Umgebung, Reaktionszeit und Größenanforderungen.
Mit Epoxidharz beschichtete NTC-Elemente sind robust und messen typischerweise Temperaturen zwischen -55 °C und + 155 °C, während glasummantelte NTC-Elemente bis zu + 300 °C messen. Für Anwendungen, die extrem schnelle Reaktionszeiten erfordern, sind glasumschlossene Komponenten die geeignetere Wahl. Außerdem sind sie kompakter und haben einen Durchmesser von nur 0,8 mm.
Es ist wichtig, die Temperatur des NTC-Thermistors an die Temperatur des Bauteils anzupassen, das die Temperaturänderung verursacht. Daher sind sie nicht nur in der herkömmlichen Form mit Anschlüssen erhältlich, sondern können auch in einem Schraubgehäuse zur Befestigung am Heizkörper zur Aufputzmontage montiert werden.
Neu auf dem Markt sind völlig bleifreie (Chip und Komponenten) NTC-Thermistoren, die die strengeren Anforderungen der kommenden RoSH2-Richtlinie erfüllen.
AnwendungEBeispielOÜbersicht
NTC-Sensorkomponenten und -systeme werden in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt, insbesondere im Automobilbereich. Typische Anwendungen sind beheizte Lenkräder und Sitze sowie anspruchsvolle Klimatisierungssysteme. Thermistoren werden in Abgasrückführungssystemen (AGR), Ansaugkrümmersensoren (AIM) und Temperatur- und Krümmerabsolutdrucksensoren (TMAP) verwendet. Ihr großer Betriebstemperaturbereich zeichnet sich durch hohe Schlagfestigkeit und Vibrationsfestigkeit, hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer bei Langzeitstabilität aus. Wenn Thermistoren in Automobilanwendungen eingesetzt werden sollen, ist die Stressfestigkeit nach dem globalen Standard AEC-Q200 zwingend erforderlich.
In Elektro- und Hybridfahrzeugen werden NTC-Sensoren zur Batteriesicherheit, zur Überwachung elektrischer Impulswicklungen und des Ladestatus eingesetzt. Das Kältemittelkühlsystem, das die Batterie kühlt, ist an die Klimaanlage angeschlossen.
Die Temperaturerfassung und -steuerung in Haushaltsgeräten deckt einen weiten Temperaturbereich ab. Zum Beispiel in einem Wäschetrockner, aTemperatursensorbestimmt die Temperatur der heißen Luft, die in die Trommel strömt, und die Temperatur der Luft, die beim Verlassen der Trommel ausströmt. Zum Kühlen und Gefrieren eignet sich dasNTC-Sensormisst die Temperatur in der Kühlkammer, verhindert das Einfrieren des Verdampfers und erfasst die Umgebungstemperatur. In Kleingeräten wie Bügeleisen, Kaffeemaschinen und Wasserkochern dienen Temperatursensoren der Sicherheit und Energieeffizienz. Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC) nehmen ein größeres Marktsegment ein.
Der wachsende medizinische Bereich
Im Bereich der Medizinelektronik gibt es eine Vielzahl von Geräten für die stationäre, ambulante und sogar häusliche Pflege. NTC-Thermistoren werden als Temperatursensorkomponenten in medizinischen Geräten verwendet.
Beim Laden eines kleinen mobilen Medizingerätes muss die Betriebstemperatur des Akkus ständig überwacht werden. Dies liegt daran, dass die bei der Überwachung verwendeten elektrochemischen Reaktionen weitgehend temperaturabhängig sind, sodass eine schnelle und genaue Analyse unerlässlich ist.
Pflaster zur kontinuierlichen Glukoseüberwachung (GCM) können den Blutzuckerspiegel bei Patienten mit Diabetes überwachen. Hier wird der NTC-Sensor zur Temperaturmessung eingesetzt, da dieser die Ergebnisse beeinflussen kann.
Bei der Behandlung mit kontinuierlichem positivem Atemwegsdruck (CPAP) kommt ein Gerät zum Einsatz, um Menschen mit Schlafapnoe dabei zu helfen, im Schlaf leichter zu atmen. Ebenso übernehmen mechanische Beatmungsgeräte bei schweren Atemwegserkrankungen wie COVID-19 die Atmung des Patienten, indem sie sanft Luft in seine Lungen pressen und Kohlendioxid entfernen. In beiden Fällen sind glasummantelte NTC-Sensoren in den Luftbefeuchter, den Atemwegskatheter und den Ansaugmund integriert, um die Lufttemperatur zu messen und sicherzustellen, dass sich die Patienten wohl fühlen.
Die jüngste Pandemie hat den Bedarf an höherer Empfindlichkeit und Genauigkeit für NTC-Sensoren mit Langzeitstabilität erhöht. Der neue Virentester stellt strenge Anforderungen an die Temperaturkontrolle, um eine konsistente Reaktion zwischen Probe und Reagenz sicherzustellen. Die Smartwatch ist außerdem mit einem Temperaturüberwachungssystem ausgestattet, um vor möglichen Krankheiten zu warnen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 25. Mai 2023