온도 센서 - 써미스터(Thermistor)란 무엇인가? / PTC, NTC, CTR 저항의 차이점

써미스터란?

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Thermistor는 Thermally Sensitive Resistor의 합성어로서,

온도 변화에 대해서 저항값이 민감하게 변하는 저항기를 말한다.

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자기(Ceramic) 재료에 코발트, 구리, 망간, 니켈, 티탄 등의 불순물을 첨가하여 만든다.

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이 반도체의 도전율이 주위 온도 변화에 민감한 것을 이용한 전자회로용 소자(素子)이다.

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원래 미국 웨스턴사(社)의 상품명이었으나

근래에와서 온도 검출용 반도체 소자의 대명사로 일반화되었다.

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일반적인 금속과는 달리, 온도가 높아지면 저항값이 감소하는

부저항 온도계수의특성을 가지고 있는데 이것을 NTC라 한다.

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구조적으로 직열형(直熱形) ·방열형(傍熱形)지연형(遲延形)으로 분류되는데,

외형은 깨알만한 것에서부터 동전 크기만한것까지 여러 종류가 있다.

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열용량이 적어서 미소한 온도 변화에도 급격한 저항변화가 생기므로 온도 제어용 센서로 많이 이용되며,

체온계,온도계,습도계,기압계·풍속계·마이크로파 전력계 등의 측정용이나

통신장치의 온도에 의한 특성변화의 보상,통신회선의 자동이득조정 등 이용분야는 넓다.

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온도가 높아지면 저항값이 증가하는 특수한 서미스터로서

정저항 온도계수를 가진 정특성 서미스터(PTC)도있다.

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이것은 티탄산바륨계의 반도체에 주석 세륨 등을 0.1% 정도 혼합하여 만든것이다.

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그리고 어떤 특정 온도에서 저항값이 급변하는 것을 CTR라 한다.

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통상 서미스터를 센서로 통칭하는 경우가 많으며 기본적으로는 저항체를 의미한다.

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저항체는 온도상승에 따라저항이 증가하는지 아니면 감소하는지에 따라 PTC, NTC 저항으로 나뉘고,

온도상승 주체에 따라 외부가열식,자체 가열식으로 나뉘게 된다.

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다시 말해, Thermistor는 온도에 의해 저항이 변하는 양상에 따라 아래의 3가지로 나뉜다.

 

- NTC (Negative Temperature Coefficient Thermistor)

: 온도가 높아지면 저항값이 감소

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- PTC (Positive Temperature Coefficient Thermistor)

: 온도가 높아지면 저항값이 증가

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- CTR (Critical Temperature Resistor)

: 특정 온도에서 저항값이 급격히 변화

 

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NTC 써미스터

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NTC 써미스터는 주로 온도 감지기에 사용되고,

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회로에 적합한 정격을 가진 서미스터를 선택하면

인라인 유입 전류 제한기로 사용하기에 적합할 수 있다.

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처음에는 높은 저항으로 시작한 다음 유입 전류가 들어와 서미스터 온도가 급증하고

유입 전류가 급증하면 저항값이 더 낮은 전력 손실 수준으로 감소한다.

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그러면 서미스터는 정상적인 회로 전류가 흐르는 동안

낮은 전력 손실 수준을 유지하기에 충분한 온도 수준에서 유지되어

전력 손실이 더 낮아지지 않는 설정값 저항기보다 적합하다.

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회로 내 온도 감지 소자로도 흔히 사용된다.

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또한 NTC는 다음과 같은 특징을 가지고 있다.

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1. 온도에 대한 저항온도계수가 커서 미소온도 및 정밀측정이 양호하다.

2. 구조가 간단하여 소형화가 가능하다.

3. 무접점이므로 신뢰성이 높고 경시변화가 적다.

4. 압력, 자기, 기타 factor에 대해 둔감하다.

5. 양산성이 우수하여 안정한 가격으로 대량공급이 가능하다.

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PTC 써미스터

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PTC 써미스터는 자기 가열(self-heating) 효과로 인해 발열체 또는 스위칭 용도로 사용된다.

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인라인 리셋 가능 퓨즈로 흔히 사용된다.

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퀴리 온도 또는 스위칭 온도에 도달하면 저항이 빠르게 증가하기 때문에

고전류 시나리오에 대처하기 적합하다.

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PT.C의 특징은 일정한 온도(큐리온도)에서 저항이 급격히 증가한다는 것이다.

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또한 P.T.C는 저항-온도 특성(R-T),전압-전류특성(I-V), 전류-시간특성(I-T)의

3대 특성을 이용하여 폭 넓은 제품에 적용되고 있다.

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써미스터의 특징과 차이점

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써미스터는 온도의 작은 변화에 비례하여 저항에 있어서

큰 변화를 보여주는 소결 반도체 물질로 구성된 온도 감지 소자입니다.

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써미스터는 보통 온도가 증가하면 써미스터의 저항이 감소함을 의미하는

음의 온도계수(negative temperature coefficient)를 가지고 있다.

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써미스터는 가장 정확한 유형의 온도 센서 중 하나이다.

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그러나 써미스터는 온도 범위에 있어서 상당히 제한적이며

일반적으로 0°C에서 100°C의 온도 범위에서만 정밀도가 보장된다.

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완성된 써미스터는 화학적으로 안정적이며 에이징 영향은 없다.

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서미스터를 선택하기 전에 반드시 알아야 할 것은

전체적인 정격 저항(보통 '실온'으로 간주되는 25°C에서 측정),

어떤 온도에서 어떤 저항을 증가시켜야 하는지, 어떤 온도에서 저항을 얼마나 올려야 하는지,

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저항을 얼마나 많이, 얼마나 빠르게 올려야 하는지,

그리고 작동 온도, 저항 허용 오차 범위(정확도) 등의 다양한 기타 정보 등이 있다.

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이러한 다양한 정보는 부품 사양 내 제조업체 규격서와

온도 계수를 보여주는 그래프에서 확인할 수 있다.

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출처 : https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=ycpiglet&logNo=222139689482 

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