BASIC THEORY기초이론

관련용어와 기본특성

NTC 써미스터의 관련 용어와 기본 특성

  • 써미스터의 저항값
  • 일반적으로 써미스터의 저항값은 표준 온도 25℃에서의 무부하 저항치 이다.
  • 무부하 저항치는 규정온도에서 전기적인 열 방산이 없는 상태에서 써미스터의 직류 저항값이다. 이 값을 측정하기 위하여 열이 발생 하더라도 직류 저항치의 변화가 ± 0.01 % 이내가 되도록 써미스터의 열방산을 제한 하여야 한다.
  • 명시된 온도의 무부하 상태에서 써미스터 저항의 온도 의존성은 다음방정식에 의해서 대략적으로 설명 될 수 있다.
  • NTC 써미스터는 높은 부 온도 계수를 갖는 반도체 소자이다. 저항과 온도사이의 관계는 방정식(1)에 의해 대략적으로 설명 될 수 있다.

B 정수

  • 써미스터의 재료정수로써 저항 - 온도 특성에서 임의의 두 온도간 (T1, T0)의 온도에 대한 저항 변화의 크기를 나타내는 정수로써 온도가 증가함에 따라서 약간씩 증가하고 재료 및 온도의 범위에 따라 차이가 있다. B 정수가 크다는 것은 온도에 대한 저항 변화가 크다는 것을 의미하며 일반적으로 다음과 같이 표현 된다.
  • 특별한 언급이 없다면 , B 정수는 25 ℃ 와 85 ℃ [ B 25/85 ] 의 저항값으로 계산되며 B 정수는 써미스터에서 얻을 수 있는 재료의 물성값이며, 재료의 조성이나 소결 조건 등에 따라 결정된다.

저항 온도계수 (α)

  • 저항 온도계수 α는 임의의 주어진 온도( T )에서 저항값이 온도 1 ℃ 씩 올라감에 따라서 어느정도의 비율로 변화 하는가를 나타내는 계수로써 단위는 % / ℃ 이다.
  • 저항 온도계수 α 의 수식적 표현은 위의 관계식 (3) 으로 표현 될 수 있다. 극히 제한된 온도 범위내에서 저항값과 온도는 아래의 방정식 (4)에서 대략적으로 얻을 수 있다.

공차

  • 정격저항(RN)과 B 정수는 서로 써미스터 공차에 영향을 미친다. B 정수의 공차로 인하여 표준 온도 상하에서 써미스터의 저항 공차는 커지게 된다.
  • 이러한 결과는 아래 저항의 근사식 (5)에 의해 쉽게 유추되어 진다. 만일 저항 공차를 X 라 하고 B 정수 공차를 Y 라 하면 온도에 따른 저항값의 분포는 근사식(5)에 의해 표현 될 수 있다.

열방산 정수(δ)

  • 열방산 정수는 열 평형 상태에서 써미스터 자체의 온도를 자기 가열에 의하여 1 ℃ 올리는데 필요한 전력을 표시하는 상수이다. 써미스터의 소비전력을 소자의 온도 상승으로 나누어 구한다.
  • 열방산 정수의 단위는 ㎽/ ℃ 이며 다음과 같이 나타낼 수 있다.
  • 특별한 언급이 없다면 써미스터 체적의 최소 1000배 이상의 용적을 갖는 규격화된 시험 장비 안 25 ℃의 정지된 대기 온도에서 자기 발열에 의해 75 ℃ 까지 온도 상승 시킬때 필요한 전력량을 온도 상승 ( △ T ) 50 ℃로 나누어 구한다.

공차

  • 정격저항(RN)과 B 정수는 서로 써미스터 공차에 영향을 미친다. B 정수의 공차로 인하여 표준 온도 상하에서 써미스터의 저항 공차는 커지게 된다.
  • 이러한 결과는 아래 저항의 근사식 (5)에 의해 쉽게 유추되어 진다. 만일 저항 공차를 X 라 하고 B 정수 공차를 Y 라 하면 온도에 따른 저항값의 분포는 근사식(5)에 의해 표현 될 수 있다.
  • 열시 정수는 써미스터 주위 온도나 써미스터에 흐르는 전류가 급격히 변했을 경우, 그 변화에 대하여 어느 정도의 빠르기로 저항값이 변화하는가를 나타내는 정수로써 주위 조건 변화에 대한 열용량이 작을수록 빨리 응답하여 열시정수 τ 는 짧아진다. 열시 정수는 써미스터의 온도가 최초 온도 (T1)와 최종온도 (T0) 차이의 63.2 % 만큼 처음 온도로부터 변화 될 때까지의 소요 시간을 의미하며 써미스터가 위치하는 곳의 매체나 저장 방법에 따라 값이 달라 질 수 있다.

열 시정수(τ)

  • 열 시정수는 센서가 장착되는 사용환경 조건에 의해 달라진다.
  • 일반적으로 공기중에 사용되는 센서는 공기중으로 측정하고, 물과 관련된 곳에서는 교반수중으로, 또한, 표면감지형으로 사용될 때에는 판상으로 측정하며, 자동차의 엔진오일 또는 냉각수의 용도로 사용되는 경우에는 유중으로 열 시정수를 측정하여야 그에 대한 온도센서의 감지시간을 확인 할 수있다.

최대 사용 온도 & 최대 정격 전력

  • 최대 사용 온도는 써미스터의 특성이 사용 기간중 안정성을 가지고 장기간 사용할 수 있는 최대 온도이다. 이 온도는 내부나 외부의 발열 또는 내ㆍ외부 동시 발열의 결과이며, 명시된 최대 값을 넘어 사용되어서는 안 된다. 써미스터의 최대 정격 전력은 사용 기간 동안 써미스터의 특성이 안정성을 가지고 장기간 사용 할 수 있는 최대 전력이다.

Peak Voltage

  • Peak Voltage는 써미스터의 전류-전압 특성에서 전류의 증가에 따라 전압이 최대값을 갖고 그 이후로부터는 전류가 계속 증가해도 더 이상 증가하지 않고 감소하기 시작하는 지점, 즉 dE/dI = 0 이 되는 지점이다.

안정성

  • 써미스터의 안정성은 환경시험이나 전기적 시험을 거친 후 정해진 특성을 유지 및 보유하는 써미스터의 능력이다.