NTC 温度センサーとは何ですか?

NTC 温度センサーとは何ですか?

NTC 温度センサーの機能と用途を理解するには、まず NTC サーミスタとは何かを知る必要があります。
NTC温度センサーの仕組みを簡単に説明します
熱導体または温導体は、負の温度係数を持つ電子抵抗器（略してNTC）です。電流が部品に流れると、温度上昇とともに抵抗が減少します。一方、周囲温度が低下すると（浸漬スリーブ内など）、部品の抵抗が増加します。この特殊な挙動から、専門家はNTC抵抗器をNTCサーミスタとも呼びます。

電子が移動すると電気抵抗は減少する
NTC抵抗器は半導体材料で構成されており、その導電性は一般的に導電体と非導電体の中間です。部品が加熱されると、電子が格子原子から遊離します。電子は構造内の所定の位置から離れ、電気伝導性が大幅に向上します。その結果、温度が上昇するとサーミスタの電気伝導性は大幅に向上し、電気抵抗が減少します。この部品は温度センサーとして使用されますが、そのためには電圧源と電流計に接続する必要があります。

熱伝導体と冷伝導体の製造と特性
NTC抵抗器は、周囲温度の変化に対して非常に弱く反応する場合もありますが、特定の領域では非常に強く反応する場合もあります。具体的な挙動は、基本的に部品の製造方法によって異なります。そのため、製造業者は酸化物の混合比や金属酸化物のドーピングを、所望の条件に合わせて調整します。しかし、部品の特性は製造プロセス自体によっても影響を受ける可能性があります。例えば、焼成雰囲気中の酸素含有量や、個々の素子の冷却速度などが挙げられます。

NTC抵抗器のさまざまな材料
サーミスタの特性を確実に発揮させるために、純粋な半導体材料、化合物半導体、または金属合金が使用されます。後者は通常、マンガン、ニッケル、コバルト、鉄、銅、またはチタンなどの金属酸化物（金属と酸素の化合物）で構成されています。これらの材料は結合剤と混合され、加圧され、焼結されます。製造業者は、原材料を高圧下で加熱することで、所望の特性を持つ加工品を作り出します。

サーミスタの代表的な特性
NTC抵抗器は、1オームから100メガオームまでの範囲で提供されています。これらの部品は、-60℃から+200℃まで使用でき、許容誤差は0.1%から20%です。サーミスタを選択する際には、さまざまなパラメータを考慮する必要があります。最も重要なパラメータの1つは公称抵抗値です。これは、所定の公称温度（通常は25℃）における抵抗値を示し、大文字のRと温度で表記されます。例えば、25℃における抵抗値の場合はR25となります。異なる温度における特定の動作も重要です。これは、表、式、またはグラフで指定でき、目的のアプリケーションに完全に一致する必要があります。NTC抵抗器のその他の特性値は、許容誤差、および特定の温度および電圧制限に関連しています。

NTC抵抗器のさまざまな用途分野
PTC抵抗器と同様に、NTC抵抗器も温度測定に適しています。抵抗値は周囲温度によって変化します。測定結果を誤らせないためには、自己発熱を可能な限り抑える必要があります。しかし、電流が流れている間の自己発熱は突入電流の抑制に利用できます。電気機器の電源投入直後はNTC抵抗器が冷えているため、最初はわずかな電流しか流れません。しばらく動作させるとサーミスタが発熱し、電気抵抗が低下してより多くの電流が流れます。このようにして、電気機器は一定の時間遅延を伴いながらも、最大限の性能を発揮します。

NTC抵抗器は低温では電流伝導性が低下します。周囲温度が上昇すると、いわゆる温導体の抵抗が著しく低下します。この半導体素子の特殊な動作は、主に温度測定、突入電流制限、あるいは各種制御の遅延などに利用できます。