Thermistoren mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) werden als hochpräzise Temperatursensorkomponenten in einer Vielzahl von Anwendungen in der Automobilindustrie, der Industrie, Haushaltsgeräten und der Medizintechnik eingesetzt. Da eine große Auswahl an NTC-Thermistoren verfügbar ist – in unterschiedlichen Designs und aus verschiedenen Materialien – ist die Auswahl des bestenNTC-Thermistorenfür eine bestimmte Anwendung kann eine Herausforderung sein.
WarumwählenNTC?
Es gibt drei Haupttechnologien für Temperatursensoren mit jeweils eigenen Eigenschaften: Widerstandstemperaturfühler (RTD) und zwei Arten von Thermistoren: Thermistoren mit positivem und negativem Temperaturkoeffizienten. RTD-Sensoren werden hauptsächlich zur Messung eines breiten Temperaturbereichs eingesetzt und sind aufgrund der Verwendung von reinem Metall tendenziell teurer als Thermistoren.
Da Thermistoren die Temperatur mit gleicher oder höherer Genauigkeit messen, werden sie üblicherweise RTDS vorgezogen. Wie der Name schon sagt, steigt der Widerstand eines Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) mit der Temperatur. Sie werden häufig als Temperaturgrenzwertsensoren in Abschalt- oder Sicherheitsschaltungen eingesetzt, da der Widerstand steigt, sobald die Schalttemperatur erreicht ist. Andererseits sinkt der Widerstand eines Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) mit steigender Temperatur. Das Verhältnis von Widerstand zu Temperatur (RT) ist eine flache Kurve und daher für Temperaturmessungen sehr genau und stabil.
Wichtige Auswahlkriterien
NTC-Thermistoren sind hochempfindlich und messen Temperaturen mit hoher Genauigkeit (±0,1 °C). Daher eignen sie sich ideal für eine Vielzahl von Anwendungen. Die Wahl des passenden Typs hängt jedoch von verschiedenen Kriterien ab – Temperaturbereich, Widerstandsbereich, Messgenauigkeit, Umgebung, Reaktionszeit und Größenanforderungen.
Epoxidbeschichtete 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 glasummantelte Komponenten die bessere Wahl. Sie sind zudem kompakter und haben Durchmesser von nur 0,8 mm.
Es ist wichtig, die Temperatur des NTC-Thermistors an die Temperatur der Komponente anzupassen, die die Temperaturänderung verursacht. Daher sind sie nicht nur in der herkömmlichen Form mit Anschlüssen erhältlich, sondern können auch in einem Schraubgehäuse montiert werden, um sie bei der Oberflächenmontage am Heizkörper zu befestigen.
Neu auf dem Markt sind vollständig bleifreie (Chip und Komponente) NTC-Thermistoren, die die strengeren Anforderungen der kommenden RoSH2-Richtlinie erfüllen.
AnwendungEBeispielOÜbersicht
NTC-Sensorkomponenten und -systeme werden in zahlreichen Bereichen eingesetzt, insbesondere im Automobilsektor. Typische Anwendungen sind beheizte Lenkräder und Sitze sowie anspruchsvolle Klimaanlagen. Thermistoren kommen in Abgasrückführungssystemen (AGR), Ansaugkrümmersensoren (AIM) sowie Temperatur- und Saugrohrdrucksensoren (TMAP) zum Einsatz. Ihr breiter Betriebstemperaturbereich bietet hohe Stoß- und Vibrationsfestigkeit, hohe Zuverlässigkeit sowie eine lange Lebensdauer mit Langzeitstabilität. Für den Einsatz von Thermistoren in Automobilanwendungen ist der globale Standard AEC-Q200 für Spannungsfestigkeit zwingend erforderlich.
In Elektro- und Hybridfahrzeugen dienen NTC-Sensoren der Batteriesicherheit und überwachen die elektrischen Impulswicklungen und den Ladezustand. Das Kältemittelkühlsystem zur Kühlung der Batterie ist an die Klimaanlage angeschlossen.
Die Temperaturmessung und -regelung in Haushaltsgeräten deckt einen weiten Temperaturbereich ab. Beispielsweise in einem WäschetrocknerTemperatursensorbestimmt die Temperatur der in die Trommel einströmenden Warmluft und die Temperatur der ausströmenden Luft. Zum Kühlen und GefrierenNTC-Sensormisst die Temperatur im Kühlraum, 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 (HLK) nehmen einen größeren Markt ein.
Der wachsende medizinische Bereich
Der Bereich der Medizinelektronik umfasst 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 medizinischen Geräts muss die Betriebstemperatur des Akkus ständig überwacht werden. Denn die dabei verwendeten elektrochemischen Reaktionen sind stark temperaturabhängig, sodass eine schnelle und genaue Analyse unerlässlich ist.
Pflaster zur kontinuierlichen Glukoseüberwachung (GCM) können den Blutzuckerspiegel bei Patienten mit Diabetes überwachen. Dabei wird der NTC-Sensor zur Temperaturmessung verwendet, da diese die Ergebnisse beeinflussen kann.
Bei der CPAP-Therapie (Continuous Positive Airway Pressure) wird ein Gerät eingesetzt, das Menschen mit Schlafapnoe hilft, im Schlaf leichter zu atmen. Bei schweren Atemwegserkrankungen wie COVID-19 übernehmen Beatmungsgeräte die Atmung des Patienten, indem sie sanft Luft in die Lunge pressen und Kohlendioxid entfernen. In beiden Fällen sind glasumschlossene NTC-Sensoren in den Luftbefeuchter, den Atemwegskatheter und die Ansaugöffnung integriert, um die Lufttemperatur zu messen und so das Wohlbefinden der Patienten zu gewährleisten.
Die jüngste Pandemie hat den Bedarf an höherer Empfindlichkeit und Genauigkeit von NTC-Sensoren mit Langzeitstabilität erhöht. Der neue Virentester unterliegt strengen Temperaturkontrollanforderungen, um eine konsistente Reaktion zwischen Probe und Reagenz zu gewährleisten. Die Smartwatch ist außerdem mit einem Temperaturüberwachungssystem ausgestattet, das vor möglichen Erkrankungen warnt.
Veröffentlichungszeit: 25. Mai 2023