مقاومت NTC چیست؟ نحوه عملکرد و کاربرد های آن

شاید بارها هنگام بررسی بردهای الکترونیکی، تعمیر پاورهای سوئیچینگ یا طراحی مدارهای حساس به دما، با قطعه‌ای کوچک و معمولا رنگارنگ برخورد کرده باشید که رفتار متفاوتی نسبت به سایر اجزا دارد. بسیاری از افراد تازه کار یا حتی تکنسین‌ها دقیقا نمی‌دانند که مکانیزم عمل این قطعه چگونه است.

اگر بخواهیم به زبان ساده بگوییم که مقاومت NTC چیست، باید به رفتار حرارتی آن اشاره کنیم. این قطعه نوعی ترمیستور با ضریب دمای منفی است؛ یعنی بر خلاف فلزات معمولی که با گرم شدن مقاومتشان زیاد می‌شود، این قطعه با افزایش دما، مقاومت الکتریکی خود را کاهش می‌دهد. این ویژگی بسیار مهم باعث شده تا مهندسان از آن به عنوان یک ابزار دقیق برای سنجش دما یا محافظت از مدار در برابر جریان‌های ناگهانی استفاده کنند.

ترمیستور یا مقاومت NTC چیست؟

برای درک عمیق این موضوع که مقاومت NTC چیست، ابتدا باید با مفهوم ترمیستور آشنا شویم. ترمیستور (Thermistor) ترکیبی از دو واژه “Thermal” و “Resistor” است که به معنای مقاومت حساس به دما می‌باشد. این قطعات از مواد نیمه‌هادی ساخته می‌شوند، معمولا اکسیدهای فلزی مانند منگنز، نیکل، کبالت و مس که تحت فرایندهای خاص سرامیکی پخته و فشرده شده‌اند.

مقاومت NTC مخفف عبارت Negative Temperature Coefficient است. این عبارت به معنای “ضریب دمای منفی” است. وقتی جریان برق از یک هادی عبور می‌کند، اصطکاک الکترون‌ها باعث تولید گرما می‌شود. در مقاومت‌های معمولی، گرما باعث لرزش اتم‌ها و سخت‌تر شدن عبور الکترون‌ها می‌شود (افزایش مقاومت). اما در NTC، داستان کاملا متفاوت است. با افزایش دمای بدنه این قطعه، تعداد حامل‌های بار (الکترون‌ها یا حفره‌ها) در ماده نیمه‌هادی افزایش می‌یابد و در نتیجه مقاومت الکتریکی قطعه به شدت کاهش پیدا می‌کند.

این تغییرات مقاومت بر اساس یک فرمول غیرخطی رخ می‌دهد و پارامتری به نام “بتا” در دیتاشیت این قطعات وجود دارد که شدت تغییرات مقاومت نسبت به دما را نشان می‌دهد. مهندسان طراح مدار با دانستن اینکه مقاومت NTC چیست و چه مقدار بتا دارد، می‌توانند مدارهایی طراحی کنند که تغییرات دمایی محیط را به تغییرات ولتاژ قابل اندازه‌گیری تبدیل کند. این قطعات در دمای مرجع ۲۵ درجه سانتی‌گراد نام‌گذاری می‌شوند؛ مثلا یک NTC 10k در دمای اتاق دقیقا ۱۰ کیلو اهم مقاومت دارد.

جهت تهیه و اطلاع از قیمت انواع مقاومت روی خرید مقاومت کلیک کنید.

مشخصات NTC

شناخت مشخصات NTC برای انتخاب قطعه صحیح بسیار مهم است. این مشخصات معمولا روی بدنه قطعه یا در بسته‌بندی آن درج می‌شود:

• مقاومت اسمی (R25): مقدار مقاومت در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد.
• تلورانس: درصد خطای مجاز مقاومت.
• ضریب بتا: نشان‌دهنده حساسیت سنسور به تغییرات دما.
• ثابت زمانی حرارتی: مدت زمانی که طول می‌کشد تا سنسور ۶۳.۲٪ از اختلاف دمای جدید را حس کند.

مشخصه	توضیح کوتاه	واحد اندازه‌گیری
مقاومت نامی	مقدار اهم در ۲۵ درجه	اهم (Omega)
محدوده دمایی	بازه عملکرد صحیح	درجه سانتی‌گراد
حداکثر توان	توانی که باعث داغ شدن خود قطعه نشود	وات (W)

کاربرد مقاومت NTC

حال که دانستیم مقاومت NTC چیست، باید ببینیم در عمل کجا استفاده می‌شود. کاربرد مقاومت NTC بسیار گسترده است و از لوازم خانگی ساده تا تجهیزات پیشرفته پزشکی را شامل می‌شود. به دلیل قیمت ارزان، اندازه کوچک و حساسیت بالا، این قطعات گزینه اول طراحان برای بسیاری از پروژه‌ها هستند.

یکی از اصلی‌ترین موارد استفاده، در مدارات منبع تغذیه سوئیچینگ است. وقتی شما دوشاخه یک دستگاه برقی قدرتمند را به پریز می‌زنید، خازن‌های خالی مدار تمایل دارند جریان بسیار زیادی را در کسر ثانیه بکشند (جریان هجومی). این جریان می‌تواند فیوز را بپراند یا به دیودهای یکسوساز آسیب بزند. در اینجا وظیفه مقاومت NTC این است که به صورت سری در ورودی مدار قرار گیرد. در لحظه اول چون سرد است، مقاومت بالایی دارد و جلوی ضربه جریان را می‌گیرد. سپس با عبور جریان، گرم شده و مقاومتش کم می‌شود تا تلفات انرژی به حداقل برسد. در واقع خود را قربانی می‌کند تا بقیه مدار سالم بماند.

علاوه بر محافظت، در اندازه‌گیری دما نیز بسیار پرکاربرد است:

• لوازم خانگی: در سشوارها، قهوه‌سازها، توسترها و یخچال‌ها برای تنظیم دما.
• صنعت خودرو: برای سنجش دمای آب رادیاتور، دمای روغن و هوای ورودی موتور.
• باتری‌های شارژی: پک‌های باتری لیتیومی لپ‌تاپ و موبایل دارای NTC هستند تا در صورت داغ شدن بیش از حد باتری، مدار شارژ را قطع کنند و از انفجار جلوگیری شود.
• پزشکی: در دستگاه‌های دیالیز، انکوباتور نوزادان و دماسنج‌های دیجیتال تب‌سنج.

همچنین برای خرید و اطلاع از قیمت ولوم کلیک کنید.

نماد مقاومت NTC

در نقشه‌خوانی الکترونیک، شناختن نمادها بسیار مهم است. اگر ندانید نماد مقاومت NTC چیست، ممکن است آن را با یک مقاومت متغیر (پتانسیومتر) یا یک مقاومت معمولی اشتباه بگیرید. در استانداردهای بین‌المللی (IEC) و آمریکایی (ANSI)، نماد این قطعه معمولا شبیه به نماد مقاومت معمولی (یک مستطیل یا خط زیگزاگ) است که یک خط مورب کج روی آن کشیده شده است.

نکته مهم در نماد این است که انتهای خط مورب معمولا یک خط افقی کوچک دارد و در کنار آن عبارت $-t^\circ$ نوشته می‌شود. علامت منفی نشان‌دهنده ضریب دمای منفی (Negative) است. اگر علامت مثبت باشد، قطعه PTC است. در برخی نقشه‌های شماتیک ساده‌تر، ممکن است فقط واژه “TH” یا “Thermistor” را کنار قطعه ببینید. دانستن این نماد به شما کمک می‌کند تا هنگام تعمیرات و مسیریابی روی برد، سریعا مدارات سنسور دما یا بخش‌های محافظتی ورودی پاور را شناسایی کنید.

همچنین بخوانید: مقاومت PTC چیست؟

انواع مقاومت NTC

تنوع در ساختار فیزیکی باعث شده تا برای هر محیطی، یک نوع خاص از این سنسور وجود داشته باشد. وقتی می‌پرسید انواع مقاومت NTC چیست، باید به شکل ظاهری و نحوه بسته بندی آن توجه کنیم. هر کدام از این مدل‌ها برای شرایط محیطی خاصی طراحی شده‌اند.

۱. نوع مهره‌ای (Bead Type):

این مدل‌ها رایج‌ترین نوع هستند. قطعه حساس درون یک قطره اپوکسی یا رزین قرار گرفته و دو سیم از آن خارج شده است. این مدل‌ها پاسخ‌دهی سریعی دارند و برای دمای محیط مناسب هستند. معمولا در بردهای الکترونیکی معمولی و دماسنج‌های اتاقی دیده می‌شوند.

۲. نوع دیسکی (Disk Type):

این مدل‌ها شبیه به خازن عدسی یا دیسکی هستند اما معمولا ضخامت بیشتری دارند. این نوع ان‌تی‌سی‌ها اغلب برای کاربردهای “محدودکننده جریان هجومی” در پاورها استفاده می‌شوند زیرا سطح مقطع بزرگتری دارند و می‌توانند توان و جریان بیشتری را تحمل کنند بدون اینکه بسوزند. اگر پاور کامپیوتر را باز کنید، احتمالا یکی از این‌ها را به رنگ سیاه یا سبز در ورودی برق می‌بینید.

۳. نوع شیشه‌ای (Glass Encapsulated):

برای دماهای بسیار بالا (مثلا بالای ۱۵۰ درجه) رزین اپوکسی ذوب می‌شود. در این شرایط از مدل‌های کپسول شیشه‌ای استفاده می‌کنند. این مدل‌ها پایداری بسیار بالایی دارند و در محیط‌های خشن صنعتی یا درون مایعات داغ قابل اطمینان‌تر هستند.

۴. نوع کلیپسی یا قابل نصب روی بدنه:

گاهی لازم است دمای یک هیت‌سینک یا بدنه موتور را اندازه بگیریم. این مدل‌ها دارای یک سوراخ پیچ یا گیره فلزی هستند که مستقیما به بدنه فلزی دستگاه پیچ می‌شوند تا انتقال حرارت به بهترین شکل انجام شود.

نوع NTC	محدوده دمایی معمول	کاربرد اصلی	ظاهر
مهره‌ای (رزینی)	-۵۰ تا ۱۵۰ درجه	دماسنج عمومی	شبیه قطره رنگی
دیسکی	-۲۰ تا ۱۷۰ درجه	محافظ جریان (پاور)	سکه‌ای شکل
شیشه‌ای	-۵۰ تا ۳۰۰ درجه	دمای بالا/دقیق	استوانه شفاف
SMD/Chip	-۴۰ تا ۱۲۵ درجه	بردهای موبایل/لپتاپ	مکعب مستطیل ریز

جایگزین مقاومت NTC

گاهی اوقات در تعمیرات یا طراحی، دسترسی به قطعه اصلی نداریم و این سوال پیش می‌آید که جایگزین مقاومت NTC چیست؟ باید توجه کرد که اگر NTC به عنوان محافظ جریان در ورودی مدار استفاده شده باشد، نمی‌توان آن را با یک سیم یا مقاومت معمولی جایگزین کرد، زیرا حفاظت مدار از بین می‌رود و احتمال سوختن دیودها و فیوز در لحظه روشن شدن بالا می‌رود. در این حالت فقط باید از NTC مشابه با همان اهم و توان استفاده کرد.

اما اگر هدف اندازه‌گیری دما باشد، سنسورهای دیگری نیز در صنعت وجود دارند که می‌توانند جایگزین سیستم اندازه‌گیری NTC شوند (البته نیاز به تغییر در طراحی مدار دارند):

• سنسورهای RTD (مانند PT100): این سنسورها دقت بسیار بالاتری نسبت به NTC دارند و خطی‌تر عمل می‌کنند، اما قیمت آن‌ها بسیار گران‌تر است و مدار راه‌اندازی متفاوتی دارند.
• ترموکوپل‌ها: برای دماهای بسیار بالا (مثلا کوره‌ها) که NTC ذوب می‌شود، ترموکوپل بهترین گزینه است.
• سنسورهای نیمه‌هادی (IC): سنسورهایی مانند LM35 خروجی دیجیتال یا ولتاژ خطی می‌دهند و نیاز به کالیبراسیون پیچیده NTC را ندارند، اما محدوده دمایی کمتری را پوشش می‌دهند.

در نهایت، اگر کار شما تعمیرات است، بهترین جایگزین برای یک NTC سوخته، یک NTC جدید با همان مشخصات (مقاومت در ۲۵ درجه و سایز دیسک) است.

جمع بندی

در این مقاله به طور کامل بررسی کردیم که مقاومت NTC چیست و چه نقشی در ایمنی و دقت مدارهای الکترونیکی دارد. دیدیم که این قطعات نیمه‌هادی با کاهش دما، مقاومتشان زیاد و با افزایش دما، مقاومتشان کم می‌شود. از محافظت پاورهای کامپیوتر در برابر شوک اولیه برق گرفته تا اندازه‌گیری دمای آب خودرو و یخچال، همگی وابسته به این قطعه کوچک هستند. شناخت انواع دیسکی، مهره‌ای و شیشه‌ای به شما کمک می‌کند تا در انتخاب قطعه برای تعمیرات یا ساخت پروژه‌ها بهتر عمل کنید. جم ترونیک به عنوان بزرگ‌ترین ارائه دهنده انواع ماژول‌ها، سنسورها و قطعات الکترونیک در ایران، امیدوار است این مطلب فنی مورد توجه شما قرار گرفته باشد.

جهت خرید مقاومت NTC با بهترین قیمت به سایت جم ترونیک مراجعه کنید.

سوالات متداول

۱. تفاوت مقاومت NTC با PTC چیست؟

تفاوت اصلی در واکنش به دماست. در NTC با افزایش دما مقاومت کاهش می‌یابد (رابطه عکس)، اما در PTC با افزایش دما مقاومت زیاد می‌شود (رابطه مستقیم). PTC معمولا برای فیوزهای برگشت‌پذیر و NTC برای سنجش دما و کنترل جریان هجومی استفاده می‌شود.

۲. آیا مقاومت NTC می‌تواند به عنوان حسگر دما عمل کند؟

بله، این یکی از کاربردهای اصلی آن است. به دلیل تغییرات شدید مقاومت حتی با تغییر کوچک دما، حساسیت بالایی دارد و با اتصال به میکروکنترلرها می‌توان دماسنج‌های دقیقی با آن ساخت.

۳. تفاوت مقاومت NTC با مقاومت معمولی چیست؟

مقاومت‌های معمولی کربنی یا فلزی طوری ساخته شده‌اند که مقدارشان در برابر تغییر دما ثابت بماند (تغییر ناچیز). اما NTC ذاتا برای تغییر کردن ساخته شده و مقدار اهم آن کاملا وابسته به دمای لحظه‌ای محیط یا بدنه خودش است.

۴. روش تست سالم بودن NTC چگونه است؟

مولتی‌متر را روی حالت اهم یا بیزر قرار دهید. در دمای اتاق باید عددی نزدیک به عدد روی بدنه نشان دهد. سپس با گرم کردن آن (مثلا با هویه یا سشوار) باید ببینید که عدد اهم به سرعت کاهش می‌یابد. اگر مقاومت تغییر نکرد یا مدار باز بود، قطعه سوخته است.