Điện trở nhiệt NTC là gì?

NTC (Negative Temperature Coefficient of Resistors) hay còn gọi là NTC Thermistors là điện trở nhiệt cũng giống như cảm biến đo nhiệt độ nhưng nó chỉ hoạt động hiệu quả trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Điện trở nhiệt NTC sẽ giảm khi nhiệt độ tăng, do đó, nó có thể được dùng để thể thay đổi trở kháng dưới tác dụng của nhiệt. Đây cũng chính là điều khác biệt rõ nét nhất giữa điện trở nhiệt NTC với những loại điện trở thông thường khác.

Điện trở kháng chính là đại lượng biểu thị cho sự cản trở của dòng điện chạy trong mạch hoặc trong thiết bị và được tính bằng tỉ số giữa hiệu điện thế hai đầu mạch (hoặc thiết bị) với cường độ dòng điện đi qua mạch.

Có 2 loại cảm biến nhiệt độ NTC thường được sử dụng là cảm biến nhiệt độ NTC 10K và cảm biến nhiệt độ NTC 20K. Điện trở kháng chính là đại lượng biểu thị cho sự cản trở của dòng điện chạy trong mạch hoặc trong thiết bị và được tính bằng tỉ số giữa hiệu điện thế hai đầu mạch (hoặc thiết bị) với cường độ dòng điện đi qua mạch. Nhiệt điện trở NTC là điện trở có hệ số nhiệt độ âm và phạm vi nhiệt độ hoạt động của NTC dao động trong khoảng từ −55 °C đến 200 °C. Nhiệt điện trở NTC thường được cấu tạo từ hỗn hợp các bột oxit kim loại như mangan, niken, cobalt,… với tỉ lệ trộn và khối lượng nhất định. Hỗn hợp này sau đó sẽ được nén chặt và nung ở nhiệt độ cao trong một khoảng thời gian xác định. Tùy vào mục đích sử dụng và cấu tạo của mạch mà kích thước và hình dạng của điện trở nhiệt NTC sẽ khác nhau.

Cấu tạo của điện trở nhiệt NTC

Nhiệt điện trở NTC thường được cấu tạo từ hỗn hợp các bột oxit kim loại như mangan, niken, cobalt,… với tỉ lệ trộn và khối lượng nhất định. Hỗn hợp này sau đó sẽ được nén chặt và nung ở nhiệt độ cao trong một khoảng thời gian xác định.

Tùy vào mục đích sử dụng và cấu tạo của mạch mà kích thước và hình dạng của điện trở nhiệt NTC sẽ khác nhau.

Ưu điểm

• Kích thước nhỏ gọn, có độ bền cao và dễ chế tạo. Chỉ từ các loại oxit kim loại bình thường, sau khi trải qua quá trình trộn, nung, nén, người ta đã có thể tạo ra một điện trở nhiệt NTC bền, chắc.
• Độ nhạy nhiệt độ của điện trở nhiệt gấp khoảng hơn năm lần so với cảm biến nhiệt độ silicon và khoảng mười lần so với nhiệt điện trở RTD.

Nhược điểm

• Dãy tuyến tính của NTC hẹp.
• Phạm vi khoảng nhiệt độ hẹp, dao động từ -50 ~ 150.

Ứng dụng của điện trở nhiệt NTC

• Mục đích chính của điện trở nhiệt NTC là để ngắt và bảo vệ nhiệt và nó được dùng phổ biến trong các bảng mạch điện tử. Các bảng mạch này có thể là cảm biến của tủ lạnh, nồi cơm, cảm biến nhiệt của điều hòa nhiệt độ, lò vi sóng, lò nướng, bếp cảm ứng, lò điện, ấm đun bằng điện, bể khử trùng, ….
• Dùng để đo lường và bù nhiệt ở những thiết bị tự hoạt động trong văn phòng như máy in, máy photocopy,….
• Kiểm tra, đo lường nhiệt độ và được ứng dụng trong các nghành dự báo thời tiết, chế biến thực phẩm hay y tế, dược phẩm,.…
• Bảo vệ bộ sạc pin cũng như nhiệt độ của pin.
• Bù nhiệt vòng lặp trong cặp nhiệt điện và các thiết bị, mạch tích hợp.
• Giúp bảo vệ quá trình phát nhiệt ở những bộ cấp nguồn điện.

Đầu dò nhiệt điện trở NTC đo mức chất lỏng và nhiệt độ trong các ngành công nghiệp mở rộng từ điện tử ô tô đến công nghệ y tế đến năng lượng xanh. Các ứng dụng của chúng là vô tận và mục đích của chúng đảm bảo khả năng hoạt động của các ứng dụng mà chúng phục vụ. Đầu dò nhiệt điện trở, cũng có thể đơn giản như chip nhiệt điện trở NTC, được bọc bằng epoxy hoặc thủy tinh. Hoặc, nó có thể được đúc trong vỏ bọc bằng kim loại hoặc vỏ nhựa có hai dây dẫn cách nhiệt ở nhiệt độ cao. Những điện trở nhiệt NTC này có ở tất cả những nơi chúng ta sống và làm việc, từ lúc thức dậy và pha cà phê cho đến cuối ngày khi chúng ta về đến nhà và thư giãn trước tivi. Chúng không thể thiếu đối với những chiếc ô tô chúng ta lái đi làm, những chiếc máy tính cần thiết để thực hiện công việc của chúng ta và những thiết bị chúng ta sử dụng để chuẩn bị thức ăn vào cuối ngày. Điều cần thiết là phải hiểu các đầu dò nhiệt điện trở NTC hoạt động như thế nào, ở công suất nào và tiềm năng của chúng là gì. Một phần của sự hiểu biết này bao gồm các đặc tính điện của đầu dò tuân theo các nguyên tắc hoạt động nhất định, bao gồm điện trở, khả năng đáp ứng, áp suất và độ dẫn nhiệt. Với tính phổ biến và phạm vi ứng dụng của chúng, và mặc dù có nhiều kích cỡ và hình dạng điện trở nhiệt, không thể sản xuất một tổ hợp đầu dò nhiệt điện trở NTC phổ quát. Cảm biến nhiệt độ được sử dụng trong ô tô khác với cảm biến nhiệt độ được sử dụng trong tua-bin gió. 

Mỗi cảm biến nhiệt độ nhiệt điện trở như một con chip nhỏ được gắn vào hai dây cách nhiệt với vỏ thủy tinh hoặc kim loại bao phủ đầu dò. Đồng thời, epoxy dẫn nhiệt lấp đầy không gian còn lại bên trong vỏ. Các đầu dò NTC được tùy chỉnh thêm dựa trên các yêu cầu chính xác cho các ứng dụng của chúng. Khi được sử dụng với một ứng dụng như pin lithium-ion, đầu dò NTC có thể dễ dàng gắn chắc chắn vào cực pin. Cụm đầu dò này theo dõi nhiệt độ pin một cách hiệu quả, do đó, nó không vượt quá nhiệt độ vận hành hoặc an toàn.

Cách kiểm tra điện trở nhiệt NTC

Điện trở nhiệt NTC hoạt động theo nguyên lý điện trở giảm khi nhiệt độ tiếp xúc tăng. Do đó, để kiểm tra điện trở nhiệt NTC, ta cần thực hiện như sau:

• Kiểm tra giá trị định mức của điện trở nhiệt trước khi gia nhiệt cho nó. Ví dụ như 100Ω, 1kΩ, 10kΩ,…
• Đảm bảo trước khi gia nhiệt cho NTC, giá trị của điện trở phải gần nhất với giá trị điện trở định mức của nó. Ví dụ như trước khi gia nhiệt cho điện trở nhiệt 10kΩ, giá trị điện trở của nó phải gần với 10kΩ. Nếu trong phòng ấm thì giá trị này có thể là 9,3kΩ còn với phòng lạnh thì giá trị điện trở sẽ cần cao hơn.
• Thực hiện các bước trên sẽ giúp kiểm tra thử nghiệm sơ bộ xem điện trở nhiệt NTC có tốt không.
  • Nếu giá trị gần với giá trị điện trở định mức của nó thì NTC là tốt.
  • Nếu giá trị khác nhiều với giá trị điện trở định mức của nó thì NTC bị lỗi hoặc hỏng, không dùng được nữa.
• Sau khi kiểm tra sơ bộ, bước tiếp theo sẽ là gia nhiệt cho điện trở nhiệt NTC. Chúng ta có thể dùng máy sưởi, máy thổi khô hoặc bất kỳ loại thiết bị nào có thể sưởi ấm.
  • Nếu sau khi gia nhiệt, điện trở của nó giảm dần trong vài giây sau khi tiếp xúc với nhiệt thì NTC tốt.
  • Nếu sau khi gia nhiệt, điện trở của nó không giảm dần trong vài giây sau khi tiếp xúc với nhiệt thì NTC bị lỗi.