ترمیستورPTCچیست؟

ترمیستور PTC (Positive Temperature Coefficient Thermistor) یا ترمیستور ضریب حرارتی مثبت، نوعی سنسور حرارتی است که مقاومت الکتریکی آن با افزایش دما به صورت غیرخطی و معمولاً به صورت چشمگیر افزایش می‌یابد؛ یعنی وقتی دمای محیط یا جسمی که ترمیستور PTC به آن متصل است افزایش پیدا می‌کند، مقاومت ترمیستور به‌طور قابل توجهی بالا می‌رود.

ترمیستورهای PTC معمولاً از مواد نیمه‌هادی مانند اکسیدهای فلزی ساخته می‌شوند که خاصیت ضریب حرارتی مثبت دارند؛ این یعنی رسانایی آنها با افزایش دما کاهش پیدا می‌کند و مقاومت‌شان افزایش می‌یابد. ساختار این ترمیستورها معمولاً به صورت یک قطعه سرامیکی کوچک است که در یک پوشش محافظ قرار دارد.

عملکرد اصلی ترمیستور PTC به این شکل است که در دمای پایین مقاومت آن نسبتاً کم است و جریان الکتریکی می‌تواند به راحتی از آن عبور کند، ولی با رسیدن دما به نقطه خاصی (نقطه کوری یا دمای بحرانی)، مقاومت به شدت افزایش یافته و عبور جریان محدود می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود ترمیستور PTC به عنوان یک عنصر حفاظتی در برابر جریان‌های اضافه یا افزایش دمای ناخواسته کاربرد داشته باشد.

ما در این مقاله در رابطه با کاربرد ترمیستور چیست صحبت کرده ایم.

جدول مقاومت ptc

دما (°C)	مقاومت (Ω)
0	40
5	50
10	65
15	80
20	95
25	100
30	115
35	140
40	180
45	250
50	400
55	800
60	1500
65	3500
70	7500
75	15000
80	30000

توضیح دقیق رفتار ترمیستور PTC در این جدول:

• در دمای زیر 40 درجه سانتی‌گراد، مقاومت ترمیستور به آرامی افزایش می‌یابد و تغییرات نسبتا ملایم است.
• از حدود 40 تا 50 درجه، مقاومت شروع به افزایش شدید و غیرخطی می‌کند که این بخش را نقطه حساس یا “نقطه کوری” (Curie Point) می‌نامند.
• پس از عبور از این نقطه، مقاومت ترمیستور PTC به شدت و تقریباً به صورت نمایی افزایش یافته و به مقدارهای بسیار بالا می‌رسد که باعث محدود شدن جریان در مدار می‌شود.
• این رفتار منجر به کاربرد ترمیستور PTC در حفاظت مدارها در برابر جریان زیاد و دمای بالا می‌شود.

نکات مهم:

• این جدول برای یک نمونه خاص PTC با مقدار پایه 100 اهم در دمای 25 درجه سانتی‌گراد است. مدل‌های مختلف PTC ممکن است جدول مقاومت و نقطه کوری متفاوتی داشته باشند.
• دقت اندازه‌گیری مقاومت در دماهای پایین و بالا به عوامل محیطی و ساختار ترمیستور وابسته است.
• در دیتاشیت‌های معتبر، معمولاً علاوه بر جدول مقاومت، منحنی‌های گرافیکی بسیار دقیق نیز ارائه می‌شود.

انواع ptc

ترمیستورهای PTC بر اساس نوع عملکرد و شکل منحنی مقاومت-دما به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

1. ترمیستور PTC سرامیکی (Ceramic PTC Thermistor)

یک قطعه نیمه‌هادی سرامیکی ساخته شده از اکسیدهای فلزی مانند باریوم تیتانات (BaTiO3) است که دارای خاصیت ضریب حرارتی مثبت می‌باشد؛ این بدان معناست که مقاومت الکتریکی این ماده با افزایش دما در نزدیکی نقطه کوری به‌صورت ناگهانی و نمایی افزایش می‌یابد. این نوع PTC به دلیل ساختار کریستالی ویژه و تغییر فاز ماده در دمای خاص، مقاومت بسیار کمی در دمای پایین دارد ولی بعد از رسیدن به دمای بحرانی، افزایش شدید مقاومت رخ می‌دهد که باعث قطع یا محدود کردن جریان الکتریکی می‌شود. این رفتار برای حفاظت مدارهای الکتریکی و فیوزهای قابل بازیابی کاربرد دارد.

تغییر مقاومت بر حسب دما

• در بازه دمایی پایین (مثلاً 0 تا 40 درجه سانتی‌گراد)، مقاومت به آرامی افزایش می‌یابد.
  
• نزدیک به دمای کوری (Curie Temperature) که معمولاً بین 60 تا 120 درجه سانتی‌گراد است، مقاومت به شکل نمایی و ناگهانی بالا می‌رود.
  
• پس از این نقطه، مقاومت به چند هزار اهم می‌رسد که جریان عبوری را به شدت محدود می‌کند.
  

مشخصات فنی

ویژگی	مقدار معمول
مقاومت پایه (25°C)	100 Ω – 10 kΩ (بسته به مدل)
نقطه کوری (Curie Point)	60°C تا 120°C
ضریب حرارتی (PTC)	بسیار بالا پس از نقطه کوری
زمان پاسخگویی	چند میلی‌ثانیه تا ثانیه
طول عمر	بسیار بالا (میلیون‌ها چرخه)

کاربردهای تخصصی

• فیوزهای قابل بازیابی (Resettable Fuses)
  
• حفاظت اضافه جریان در موتورهای الکتریکی
  
• حسگر دما در دستگاه‌های صنعتی و خانگی
  
• کنترل کننده‌های دما در مدارهای الکترونیکی

2. ترمیستور PTC پلیمر (Polymer PTC Thermistor)

این نوع ترمیستور شامل ماتریس پلیمری است که در آن ذرات رسانای کربن یا فلزی به صورت پراکنده توزیع شده‌اند، به گونه‌ای که در دماهای پایین مسیرهای رسانا ایجاد شده‌اند و مقاومت پایین است؛ اما با افزایش دما، ماتریس پلیمری منبسط شده و مسیرهای رسانا قطع می‌شوند، بنابراین مقاومت به‌صورت غیرخطی و قابل توجهی افزایش می‌یابد. این خاصیت ضریب حرارتی مثبت در محدوده دمایی گسترده‌تر و با تغییرات مقاومت ملایم‌تر نسبت به نوع سرامیکی است و به دلیل انعطاف‌پذیری پلیمر، در کاربردهای قابل انعطاف و محافظتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تغییر مقاومت بر حسب دما

• مقاومت به صورت تدریجی و غیرخطی افزایش می‌یابد.
  
• نقطه کوری کمتر مشخص و تغییرات مقاومت نرم‌تر و ملایم‌تر است.
  
• مقاومت در دماهای بالا تا چند صد تا چند هزار اهم می‌رسد.
  

مشخصات فنی

ویژگی	مقدار معمول
مقاومت پایه (25°C)	100 Ω تا چند کیلو اهم
نقطه کوری	حدود 40°C تا 90°C (ملایم‌تر)
ضریب حرارتی (PTC)	متوسط، افزایش تدریجی
انعطاف‌پذیری	بسیار بالا
طول عمر	خوب، با مقاومت مکانیکی بالا

کاربردهای تخصصی

• سنسورهای دمای قابل انعطاف و پوشیدنی
  
• محافظت مدارهای حساس با نیاز به تغییر مقاومت نرم‌تر
  
• کنترل‌های حرارتی در قطعات الکترونیکی قابل انعطاف
  
• کاربردهای پزشکی و بهداشتی

3. ترمیستور PTC نوع فلزی (Metal-based PTC Thermistor)

این نوع ترمیستور از آلیاژهای خاص فلزی یا ترکیبات فلزی با ضریب حرارتی مثبت ساخته شده که مقاومت الکتریکی آنها با افزایش دما به صورت خطی یا غیرخطی افزایش می‌یابد. این ترمیستورها به دلیل ساختار فلزی، سرعت پاسخ‌دهی بالاتر، پایداری دمایی بهتر و مقاومت مکانیکی بالا دارند و معمولاً در حسگرهای دمای صنعتی و محیط‌های نیازمند دوام مکانیکی و حرارتی زیاد کاربرد دارند. برخلاف ترمیستورهای سرامیکی و پلیمری، تغییر مقاومت این نوع ترمیستور معمولاً نرم‌تر و خطی‌تر است.

تغییر مقاومت بر حسب دما

• مقاومت با افزایش دما به صورت تقریباً خطی یا ملایم افزایش می‌یابد.
  
• تغییرات مقاومت نرم‌تر و قابل پیش‌بینی‌تر از انواع سرامیکی است.
  

مشخصات فنی

ویژگی	مقدار معمول
مقاومت پایه (25°C)	بسیار پایین (کمتر از 10 Ω)
ضریب حرارتی (PTC)	مثبت، نسبتاً خطی
پاسخ‌دهی	سریع
مقاومت مکانیکی	بسیار بالا
پایداری دمایی	بسیار خوب

کاربردهای تخصصی

• حسگرهای دمای صنعتی با نیاز به دقت بالا
  
• محیط‌های سخت و شرایط شوک مکانیکی و حرارتی بالا
  
• کاربردهای نظامی و فضایی
  
• اندازه‌گیری دما در فرآیندهای صنعتی حساس
  

4. ترمیستور PTC فیوز قابل بازیابی (Resettable PTC Fuse)

نوعی ترمیستور PTC سرامیکی یا پلیمری است که به صورت تخصصی برای کاربردهای حفاظتی ساخته شده است و زمانی که جریان عبوری از حد مجاز بیشتر شود، افزایش دمای ناشی از جریان باعث افزایش ناگهانی مقاومت آن می‌شود؛ این افزایش مقاومت جریان را محدود و از مدار محافظت می‌کند. پس از کاهش دما به حالت عادی، مقاومت ترمیستور به مقدار اولیه بازمی‌گردد و فیوز قابلیت استفاده مجدد بدون نیاز به تعویض پیدا می‌کند. این ویژگی موجب می‌شود این نوع PTC به عنوان فیوز الکترونیکی با قابلیت بازیابی خودکار در تجهیزات الکترونیکی، منبع تغذیه و باتری‌ها به کار رود.

تغییر مقاومت بر حسب دما و جریان

• در حالت عادی مقاومت پایین است.
  
• با عبور جریان بیش از حد، دمای PTC بالا رفته و مقاومت به صورت نمایی افزایش می‌یابد.
  
• جریان عبوری به شدت محدود می‌شود و مدار محافظت می‌شود.
  
• پس از خنک شدن مقاومت به مقدار اولیه بازمی‌گردد.
  

مشخصات فنی

ویژگی	مقدار معمول
مقاومت پایه (25°C)	1 Ω تا چند صد Ω
جریان نامی	بسته به مدل از میلی‌آمپر تا چند آمپر
زمان قطع جریان	میلی‌ثانیه تا چند ثانیه
قابلیت بازیابی	خودکار پس از خنک شدن
کاربرد حفاظتی	حفاظت در برابر اضافه جریان

کاربردهای تخصصی

• حفاظت باتری‌های لیتیوم-یون
  
• مدارهای تغذیه الکترونیکی حساس
  
• تجهیزات مصرف‌کننده جریان پایین تا متوسط
  
• محافظت از کابل‌ها و اجزای مدار در برابر جریان‌های غیرمجاز

برای آشنایی با انواع ترمیستور کلیک کنید

وظیفه ptc چیست؟

1. محافظت در برابر جریان بیش‌ازحد (Overcurrent Protection)

یکی از مهم‌ترین وظایف ترمیستور PTC، عملکرد مشابه فیوز قابل بازیابی (Resettable Fuse) است. در شرایطی که جریان عبوری از حد مجاز بیشتر شود، ترمیستور گرم شده و مقاومت آن ناگهان بالا می‌رود. این افزایش مقاومت باعث می‌شود جریان عبوری محدود شده یا تقریباً قطع شود و از آسیب‌دیدن مدار جلوگیری گردد. پس از کاهش دما، مقاومت به حالت اولیه بازمی‌گردد و جریان مجدد برقرار می‌شود، بدون نیاز به تعویض قطعه.

2. محدودسازی جریان هجومی (Inrush Current Limiting)

در هنگام روشن‌کردن یک دستگاه، به‌ویژه منابع تغذیه یا موتورها، ممکن است جریان هجومی بسیار بالایی لحظه‌ای از مدار عبور کند که برای تجهیزات حساس خطرناک است. ترمیستور PTC با مقاومت اولیه پایین، این جریان اولیه را عبور می‌دهد، اما با گرم شدن سریع ناشی از جریان، مقاومت آن افزایش یافته و جریان را به مقدار ایمن کاهش می‌دهد.

3. حفاظت حرارتی و نظارت بر دما (Thermal Monitoring & Overtemperature Protection)

در مدارهایی که کنترل دمای قطعات یا محیط اهمیت دارد، ترمیستور PTC به‌عنوان حسگر حرارتی عمل می‌کند. با افزایش دما، مقاومت آن افزایش یافته و این تغییر مقاومت در مدار حسگر تشخیص داده می‌شود و فرمان قطع، هشدار یا تغییر عملکرد به سیستم داده می‌شود.

4. تشخیص و تشدید خطاهای حرارتی (Thermal Runaway Detection)

در برخی مدارهای قدرت یا الکترونیک حساس (مانند تقویت‌کننده‌های قدرت یا ترانزیستورهای قدرت)، بالا رفتن دما می‌تواند منجر به پدیده فرار حرارتی شود. ترمیستور PTC در این‌جا به‌عنوان عنصر بازدارنده یا هشداردهنده به‌کار می‌رود و با بالا رفتن دما، مقاومت آن بالا می‌رود تا جریان را محدود کند یا به سیستم اطلاع دهد.

5. روشن و خاموش کردن حرارتی (Thermal Switching / Latching)

در برخی مدارها، ترمیستور PTC در ترکیب با رله‌ها یا مدارات فرمان به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که هنگام رسیدن به دمای خاصی، تغییر مقاومت آن باعث فعال یا غیرفعال شدن یک مسیر، رله یا عنصر کنترلی شود.

6. گرمایش کنترل‌شده (Self-regulating Heating)

برخی ترمیستورهای PTC مخصوص، با طراحی خاص، برای ایجاد گرمایش تدریجی و محدودشونده ساخته می‌شوند. این ترمیستورها وقتی ولتاژ به آن‌ها اعمال می‌شود، جریان عبور کرده و تولید گرما می‌کنند. اما با افزایش دما، مقاومتشان بالا می‌رود و باعث می‌شود جریان محدود شود؛ در نتیجه گرمایش خودتنظیم‌شونده (Self-regulating) ایجاد می‌کنند که دما از حد مشخصی بیشتر نشود.

رله ptc چیست؟

رله PTC یا PTC Relay یک نوع رله حرارتی الکترونیکی است که از خاصیت مقاومت متغیر ترمیستور نوع PTC (Positive Temperature Coefficient) برای سویچ‌کردن یا کنترل جریان در مدارهای AC و DC، به‌ویژه در کمپرسورها و موتورهای تک‌فاز القایی استفاده می‌کند. در واقع، این رله بدون قطعات مکانیکی متحرک و با استفاده از ویژگی خودگرمایی ترمیستور PTC، مدار راه‌انداز یا راهبر (Start/Run) را در موتور قطع و وصل می‌کند.رله PTC شامل یک ترمیستور PTC سرامیکی است که به‌صورت سری در مدار سیم‌پیچ کمکی (Start winding) موتور قرار می‌گیرد. این ترمیستور دارای مقاومت اولیه بسیار پایین است، اما با عبور جریان و گرم‌شدن، مقاومت آن به‌شدت افزایش می‌یابد. این افزایش مقاومت باعث قطع جریان مدار راه‌انداز می‌شود.

روش تست ترمیستور ptc

تجهیزات موردنیاز

ابزار	توضیح کاربرد
مولتی‌متر دیجیتال با دقت بالا	برای اندازه‌گیری مقاومت در سرد و گرم
هیتر یا سشوار صنعتی	برای اعمال گرما در مدت کوتاه
دماسنج لیزری یا تماسی	جهت مانیتورینگ دقیق دما در لحظه تغییر
پنس، انبردست عایق‌دار	برای گرفتن ترمیستور هنگام تست داغ
پایه نگهدارنده ترمیستور	برای ثابت نگه‌داشتن قطعه حین گرم‌کردن
آب یخ یا فن برای خنک‌سازی	برای بررسی برگشت مقاومت

مرحله اول: بررسی ظاهری فیزیکی

بررسی بصری قطعه پیش از تست الکتریکی:

• وجود شکستگی، سوختگی، تغییر رنگ، آثار داغ‌شدگی یا بوی سوختگی → نشانه خرابی است.
• اگر PTC در پوشش پلاستیکی یا سرامیکی کپسوله شده، باید بدنه کاملاً سالم و بدون ترک باشد.
• پین‌های اتصال باید سالم، غیر اکسیدشده و بدون لق‌زدگی باشند.

مرحله دوم: اندازه‌گیری مقاومت اولیه (در دمای محیط)

1. مولتی‌متر را روی حالت مقاومت (Ω) تنظیم کنید.
2. دو پراب را به پین‌های ترمیستور متصل کنید.
3. مقاومت را بخوانید.

مقدار مطلوب:

• برای PTCهای رایج کمپرسور یا مدارهای حفاظتی: بین 10Ω تا 100Ω در دمای 25°C
• اگر مقاومت صفر اهم (0Ω) یا بینهایت (OL) باشد، نشان‌دهنده اتصال کوتاه یا قطعی داخلی است و قطعه معیوب است.

مرحله سوم: افزایش دما و مانیتورینگ مقاومت

اکنون باید بررسی کنیم آیا رفتار ترمیستور در برابر افزایش دما مطابق منحنی مشخصه خودش است یا خیر.

مراحل:

1. مولتی‌متر را به ترمیستور متصل نگه دارید (یا از پروب گیره‌دار استفاده کنید).
2. هیتر یا سشوار را در فاصله ایمن (حدود 5 تا 10 سانتی‌متر) روشن کنید.
3. دما را به‌آرامی تا حدود 80 تا 120 درجه سلسیوس افزایش دهید.
4. مقاومت باید از مقدار اولیه (مثلاً 20Ω) به صورت ناگهانی و پله‌ای تا چندین کیلو اهم (kΩ) افزایش یابد.

نکته فنی:
ترمیستور PTC یک ناحیه گذار بسیار تند دارد، به‌طوری که در نزدیکی دمای گذار (مثلاً 75°C) مقاومت ممکن است از 30Ω به 3000Ω در کمتر از 3 ثانیه افزایش یابد.

مرحله چهارم: بررسی بازگشت به مقاومت اولیه پس از سرد شدن

1. هیتر را خاموش کرده و ترمیستور را در معرض هوای محیط یا باد فن قرار دهید.
2. اگر نیاز به سردسازی سریع دارید، می‌توانید قطعه را برای چند ثانیه در هوای خنک یا آب سرد قرار دهید (در صورت ایزوله بودن الکتریکی).
3. مقاومت باید به‌تدریج به مقدار اولیه (10Ω تا 100Ω) بازگردد.

اگر مقاومت پایین بازنگردد و در مقادیر بالا باقی بماند، PTC به احتمال زیاد نیم‌سوز یا خراب است.

تحلیل رفتار الکتریکی ترمیستور PTC

پارامتر	مقدار سرد	مقدار گرم	وضعیت عملکرد
مقاومت (مثال)	30Ω	3kΩ	نرمال
مقاومت = 0Ω	0Ω	0Ω	اتصال کوتاه (خراب)
مقاومت = OL	OL	OL	قطع داخلی (خراب)
مقاومت تغییری نمی‌کند	45Ω → 50Ω	عملکرد ناقص یا سوختگی
برگشت مقاومت وجود ندارد	2kΩ ← ماندگار	خراب یا آسیب‌دیده در ساختار سرامیکی

تفاوت سنسور ntc و ptc

• NTC (ضریب حرارتی منفی): با افزایش دما، مقاومت این سنسورها کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر، رابطه معکوس بین دما و مقاومت دارند.
• PTC (ضریب حرارتی مثبت): با افزایش دما، مقاومت این سنسورها افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر، رابطه مستقیم بین دما و مقاومت دارند.
• موارد کاربرد:
  • NTC: در اندازه‌گیری دما (مانند ترموستات‌ها، سنسورهای دمای آب)، جبران دمای مدار (مانند مدارهای تقویت‌کننده)، تشخیص جریان (مانند فیوزهای خود تنظیم)
  • PTC: در محافظت مدار (مانند فیوزهای PTC)، گرمایش PTC (مانند هیترهای PTC)، تشخیص نشت مایع (مانند سنسورهای نشت یخچال)
• ساختار:
  • NTC: معمولاً از سرامیک‌های نیمه‌هادی ساخته می‌شوند.
  • PTC: معمولاً از مواد پلیمری یا ترکیبات رسانا ساخته می‌شوند.
• مزایا:
  • NTC: حساسیت بالا، دقت بالا، زمان پاسخ سریع
  • PTC: قیمت پایین، مصرف برق کم، قابلیت تنظیم مجدد
• معایب:
  • NTC: غیرخطی بودن، محدوده دمایی محدود
  • PTC: هیسترزیس بالا، زمان پاسخ کندتر

ما در این مقاله در رابطه به بررسی ترمیستور ntc پرداخته ایم.

نکاتی که در انتخاب سنسور PTC باید به آنها توجه کنید:

1. نوع کاربرد:

• محافظت از مدار: سنسور PTC سوئیچینگ مناسب‌تر است.
• کنترل دما: سنسور PTC خطی یا غیرخطی می‌تواند مناسب باشد.
• جبران دمایی: سنسور PTC خطی با ضریب دمایی مناسب انتخاب کنید.
• سنجش دما: سنسور PTC با دقت و محدوده دمایی مناسب انتخاب کنید.

2. دقت: دقت مورد نظر خود را در سنجش دما مشخص کنید.سنسور PTC با ضریب دمایی مناسب انتخاب کنید.به غیرخطی بودن سنسور PTC توجه کنید.

3. محدوده دمایی: محدوده دمایی مورد نظر خود را مشخص کنید.سنسور PTC با محدوده دمایی مناسب انتخاب کنید.به تأثیر دما بر ضریب دمایی سنسور PTC توجه کنید.

4. توان: توان مورد نیاز برای سنسور PTC را مشخص کنید.سنسور PTC با توان کافی برای تحمل جریان عبوری از مدار انتخاب کنید.

5. قیمت: بودجه خود را برای سنسور PTC تعیین کنید.سنسور PTC با قیمت مناسب و کیفیت مطلوب انتخاب کنید.

6. سایر موارد:

• شکل و اندازه سنسور PTC
• زمان پاسخگویی سنسور PTC
• حساسیت سنسور PTC
• مقاومت در برابر ضربه و لرزش
• تأثیرپذیری از نویز

مشاوره قبل از خرید

برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: