マイナス溫度係數(shù)溫度センサー
●サーミスタはファインセラミックス半導(dǎo)體の感熱素子です。
サーミスタは熱に敏感な抵抗體であり，その抵抗値は溫度変化とともに著しく変化する半導(dǎo)體である。一般的な物質(zhì)溫度が上昇した場(chǎng)合、
抵抗値が漸増する。我々のNTCサーミスタの抵抗値は溫度上昇とともに著しく減少した。
※マイナス溫度係數(shù)（英語(yǔ)名：Negative Temperature Coefficient；英語(yǔ)略稱：NTC）
以下の説明はNTCサーミスタに限る。
サーミスタはMn（マンガン），Ni（ニッケル），Co（コバルト）をはじめとする多種類の金屬酸化物を原料として焼結(jié)した微細(xì)セラミック半導(dǎo)體の一種である。
感熱素子作業(yè)溫度は-50～+500℃の間で、日常の溫度制御に必要な溫度範(fàn)囲をカバーしています。サーミスタの體積が小さいので、また
安定性がよく、応答性が高いので、家庭用電気製品や工業(yè)機(jī)器の溫度センサーや溫度補(bǔ)償素子などに多く使われています。
●サーミスタの物理的性質(zhì)
4つの定數(shù)でサーミスタ特性を決定します。
サーミスタ特性は、基本的に「抵抗値R」·[B値B]·[散逸定數(shù)δ]·[熱時(shí)間定數(shù)τ]の4つの定數(shù)で決まる。
この4つの定數(shù)を基本とし、また「電流電圧特性」と「抵抗溫度係數(shù)」を補(bǔ)助として表示する場(chǎng)合があります。
1）抵抗値
サーミスタの抵抗値は以下の通りとなっています。
規(guī)定された環(huán)境溫度では、抵抗體は検出電流自體の発熱による抵抗値の変化を受け、全體の検出誤差に対して無(wú)視できるほどの測(cè)定電力で測(cè)定されたサーマル抵抗の直流抵抗値を無(wú)視することができる。
通常は標(biāo)準(zhǔn)化された検査電流値と社內(nèi)設(shè)計(jì)の超高精度恒溫槽でサーミスタの抵抗値を測(cè)定します。
サーミスタは、通稱NTCの「負(fù)溫度係數(shù)のサーミスタ」で、溫度上昇に伴う抵抗値の減少が特徴です。
サーミスタの「抵抗値R」と「絶対溫度T」の関係は、近似的に下式で表現(xiàn)できます。
回路設(shè)計(jì)上理想的なサーミスタ特性は、動(dòng)作溫度範(fàn)囲における抵抗値変化100Ω?100 kΩであるため、様々な特性から適した仕様を選ぶ場(chǎng)合、この抵抗値を參考値とすることができます。
2）B値
B値は溫度変化に対するサーミスタ感度を示す物性値である。
NTCサーミスタは溫度上昇とともにその抵抗値が減少するのが特徴である。その抵抗値変化率はB値で表される。オンライン図の
傾斜も変化率を表します。
その傾きが大きい（つまりBの値が大きい）ということは、溫度変化に対する感度が高いということです。
変化率を示すB値は二つの環(huán)境溫度間の抵抗値変化で計(jì)算された。
B値と抵抗値が違います。サーミスタチップのサイズを変えてもB値の仕様は調(diào)整されません。
サーミスタチップの材料組成はB値規(guī)格を決定した。また、B値の大きいサーミスタは抵抗値も高いので、抵抗値とB値を自由に組み合わせられません。
例えば、抵抗値は非常に高いですが、B値が極端に小さいサーミスタは開(kāi)発が難しいです。
私達(dá)のサーミスタの規(guī)格は抵抗値とB値の様々な組合せを備えています。
特注B値が必要でしたら、お問(wèn)い合わせください。
B値0℃/100℃の計(jì)算例。
3）散逸定數(shù)
散逸定數(shù)δは、靜止空気環(huán)境において、オン電気サーミスタ自身の発熱に応じて1℃上昇するときに必要な電力（mW／℃）である。
周囲溫度Taに電力Wを印加すると、サーミスタ自體が発熱してやっと溫度Tに達(dá)すると、次のような関係ができます。
散逸定數(shù)は，熱抵抗自身の溫度に対して1℃の電気パワーを上昇させるのに相當(dāng)する。しかし、この溫度と周囲の環(huán)境溫度の誤差も検出データに反映される。そのため、回路を設(shè)計(jì)する時(shí)は、検出の妨げにならない範(fàn)囲內(nèi)で印加電力を制御して自身の発熱を抑制するべきである。
散逸定數(shù)δは「自己発熱」と「放熱」のバランスで決まるので、サーミスタ周辺の環(huán)境によって著しく変化します。
熱伝導(dǎo)率の高い材料がサーミスタの周りに使用されると，放熱を助長(zhǎng)し，その結(jié)果散逸定數(shù)δも増大する。逆に低放熱性構(gòu)造の場(chǎng)合の散逸定數(shù)δは小さいかもしれないので，組立材料の選択は特に重要である。
組み立て後，実際の動(dòng)作環(huán)境（空気，水，油，ホットプレートの接觸など）において，散逸定數(shù)δを?qū)g際に検出し，実際の動(dòng)作に一致するデータを得た。
4）熱時(shí)間定數(shù)
熱時(shí)間定數(shù)は，周囲の溫度変化に追隨するサーミスタの応答性の程度を示す。
サーミスタ周囲の環(huán)境溫度がT 1からT 2に変化すると、時(shí)間t（sec.）とサーミスタ溫度Tの間を経て以下の関係が成立します。
関係式におけるτ（sec.）は熱時(shí)間定數(shù)である。
t=τの場(chǎng)合、次のように表示されます。
サーミスタの溫度変化を初期溫度差の63.2%までの所要時(shí)間を熱時(shí)間定數(shù)τ（sec.）と定義した。
熱時(shí)間定數(shù)として定義された時(shí)間だけでは，サーミスタ溫度は周囲の環(huán)境溫度には到達(dá)しない。
熱時(shí)間定數(shù)τ（sec.）n倍時(shí)の溫度変化率は以下の通りである。熱時(shí)間定數(shù)で
τ（sec.）の約7倍でサーミスタ溫度は周囲環(huán)境溫度に達(dá)する。
τ=63.2%、2τ=86.5%、3τ=95.0%、???7τ≒100%
サーミスタの體積が小さいほど応答速度が速いので、小型のサーミスタの熱時(shí)間定數(shù)τは小さい。また，サーミスタの組み立て構(gòu)造により応答速度が著しく変化するので，動(dòng)作環(huán)境に十分注意し，熱伝導(dǎo)率の高い材料を選ぶ必要がある。
5）電流電圧特性（I-V特性）
電流電圧特性（I-V特性）は、サーミスタが通電する時(shí)の電圧変化を示しています。
NTCサーミスタの電流電圧特性（I-V特性）は電流値が大きくなるにつれて電圧値も直線的に増加するのが特徴です。しかし
ある電流値に達(dá)すると電圧値が減り始めます。
通電後、サーミスタは自身の発熱を開(kāi)始し、電流量が増加するにつれて、発熱量も引き続き増加している。
導(dǎo)線の発熱及びサーミスタ表面の発熱（放射線による）により、自身の発熱量が小さい時(shí)の発熱量は発熱量より大きいです。だから暑いです
抵抗は自身の発熱の溫度変化によって発生しません。抵抗値も影響を受けません。オームの法則によれば，電流と電圧は比例関係である。
しかし発熱量が放熱量を超えると、自身の発熱によりサーミスタ溫度が上昇し、その影響で抵抗値が減少して電流と電圧の割合が消滅します。このため境界値を越えると電圧値は徐々に減少します。
サーミスタ素子の電流電圧特性を以下の線図に示します。サーミスタ自體が発熱して抵抗値が変化する影響が小さい範(fàn)囲（線図上に直線で表示されている領(lǐng)域內(nèi)）では、通常使用されるべきです。
また、プロットの頂點(diǎn)を超えた印加電圧を使用すると、サーミスタが「暴走モード（抵抗値減少と自身発熱との間で継続的な重複）」に入り、短時(shí)間で熱により破損する恐れがありますので、十分注意してください。
6）抵抗溫度係數(shù)α
抵抗溫度係數(shù)は、サーミスタの1℃あたりの抵抗値変化率を示します。単位は%/℃。
抵抗溫度係數(shù)αは。ここでは、サーミスタの抵抗値Rと絶対溫度Tの関係式（抵抗値を參照してください）を、溫度T微分を用いて、αを所望の式に代入して、次のように表します。
抵抗溫度係數(shù)αの符號(hào)（－）は，溫度上昇とともにサーミスタ抵抗値が減少することを示している。B値は3400 Kで、20℃近くの抵抗溫度係數(shù)を求めると
抵抗溫度係數(shù)α≒4%/℃
一般的に金屬及び合金は溫度が上がると抵抗値が高くなります。1℃の溫度変化に対して，その溫度係數(shù)は0.4%（金），0.39%（プラチナ）であり，
大きいのも0.66%（鉄）、0.67%（ニッケル）程度です。しかし、サーミスタの抵抗溫度係數(shù)は約?4%である。つまり、微小な溫度変化に対しても、
サーミスタの抵抗値は著しく変化します。サーミスタセンサーは精密溫度測(cè)定と微小溫度差制御に適していると言えます。
7）絶縁抵抗
サーミスタ素子の絶縁抵抗は「導(dǎo)線←→ガラス」間の絶縁性です。
耐久性の確保には、十分な絶縁性が重要です。私たちはすべてのサーミスタ製品に対して全數(shù)絶縁抵抗を測(cè)定します。
絶縁抵抗測(cè)定方法は下図の通りです。
金屬製容器に電気伝導(dǎo)性の絶縁検査液を充填し、サーミスタをガラスの頭部に浸漬する。
まず、絶縁抵抗試験器の陽(yáng)極（+）をサーミスタ導(dǎo)線に接続し、次に絶縁抵抗試験器の陰極（－）を金屬製容器に接続し、
次に「導(dǎo)線←→ガラス」間の絶縁性を測(cè)定します。
