抵抗の温度係数:式と測定方法

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電気工学または電子工学では、電流がワイヤーを流れると、ワイヤーが原因で熱が発生します。 抵抗 。完全な状態では、抵抗は「0」でなければなりませんが、それは起こりません。ワイヤーが熱くなると、ワイヤーの抵抗は温度に応じて変化します。抵抗は安定している必要があり、独立している必要がありますが、 温度 。したがって、温度内のあらゆる程度の変化に対する抵抗の変化は、抵抗の温度係数(TCR)と呼ばれます。一般に、それは記号アルファ(α)で示されます。温度が上昇すると抵抗が増加するため、純金属のTCRは正です。したがって、抵抗が合金を変更しない場合はいつでも、高精度の抵抗を作成する必要があります。

抵抗の温度係数(TCR)とは何ですか?

多くの材料があり、それらにはある程度の抵抗があることを私たちは知っています。材料の抵抗は、温度の変化に応じて変化します。温度変化と抵抗変化の主な関係は、TCR(抵抗の温度係数)と呼ばれるパラメータで与えることができます。記号α(アルファ)で表されます。




入手可能な材料に基づいて、TCRは正の抵抗温度係数(PTCR)と負の抵抗温度係数(NTCR)の2つのタイプに分けられます。

抵抗の温度係数

抵抗の温度係数



PTCRでは、温度が上昇すると、材料抵抗が増加します。たとえば、導体では、温度が上昇すると抵抗も増加します。コンスタンタンやマンガニンなどの合金の場合、特定の温度範囲で抵抗はかなり低くなります。ために 半導体 絶縁体(ゴム、木材)、シリコン、ゲルマニウム、電解質など。抵抗が減少すると温度が上昇するため、TCRは負になります。

金属導体では、温度が上昇すると、以下を含む以下の要因により抵抗が増加します。

  • 初期の抵抗にまっすぐに
  • 気温の上昇。
  • 材料の寿命に基づいています。

抵抗の温度係数の式

導体抵抗は、温度データ、TCR、標準温度での抵抗、および温度の動作から、指定された任意の温度で計算できます。一般的には、 抵抗式の温度係数 次のように表すことができます


R = Rref(1 +α(T − Tref))

どこ

「R」は「T」温度での抵抗です

‘rref」は「Tref」温度での抵抗です

「α」は材料のTCRです

「T」は、摂氏で表した材料の温度です。

「Tref」は、温度係数が記載されている基準温度です。

ザ・ 抵抗率の温度係数のSI単位 摂氏あたりまたは(/°C)

ザ・ 抵抗の温度係数の単位 摂氏°

通常、TCR(抵抗の温度係数)は20°Cの温度と一致しています。したがって、通常、この温度は通常の室温と見なされます。したがって、 抵抗導出の温度係数 通常、これを説明に取り入れます。

R = R20(1 +α20(T-20))

どこ

「R20」は20°Cでの抵抗です

「α20」は20°CでのTCRです

のTCR 抵抗器 は正、負、それ以外の場合は一定の温度範囲で一定です。正しい抵抗を選択すると、温度補償の必要がなくなる可能性があります。一部のアプリケーションでは、温度を測定するために大きなTCRが必要です。これらのアプリケーション向けの抵抗器は、 サーミスタ 、PTC(正の抵抗温度係数)またはNTC(負の抵抗温度係数)があります。

正の抵抗温度係数

PTCとは、温度が上昇すると電気抵抗も上昇する材料を指します。係数が高い材料は、温度とともに急速に上昇します。 PTC材料は、特定の温度が上昇すると電気抵抗が増加するため、特定のi / p電圧に使用される最高温度を達成するように設計されています。抵抗材料の正の温度係数は、NTC材料や線形抵抗加熱とは異なり、当然自己制限的です。 PTCゴムのようないくつかの材料は、指数関数的に上昇する温度係数も持っています

負の抵抗温度係数

NTCとは、温度が上昇すると電気抵抗が低下する材料を指します。係数が低い材料は、温度とともに急速に減少します。 NTC材料は、主に電流リミッタ、サーミスタ、および 温度センサー

TCRの測定方法

抵抗器のTCRは、適切な温度範囲で抵抗値を計算することで決定できます。 TCRは、抵抗値の通常の傾きがこの間隔を超えているときに測定できます。線形関係の場合、抵抗の温度係数は各温度で安定しているため、これは正確です。しかし、非線形のような係数を持つ材料がいくつかあります。たとえば、ニクロムは抵抗器に使用される一般的な合金であり、TCRと温度の主な関係は線形ではありません。

TCRは通常の勾配のように測定されるため、TCRの間隔と温度を特定することは非常に重要です。 TCRは、MIL-STD-202技術などの標準化された方法を使用して、-55°Cから25°Cおよび25°Cから125°Cの温度範囲で計算できます。最大計算値はTCRとして識別されるためです。この手法は、要求の少ないアプリケーション向けの抵抗を示す上記の影響を頻繁に受けます。

一部の材料の抵抗の温度係数

20°Cの温度でのいくつかの材料のTCRを以下に示します。

  • 銀(Ag)材料の場合、TCRは0.0038°Cです。
  • 銅(Cu)材料の場合、TCRは0.00386°Cです。
  • 金(Au)材料の場合、TCRは0.0034°Cです。
  • アルミニウム(Al)材料の場合、TCRは0.00429°Cです。
  • タングステン(W)材料の場合、TCRは0.0045°Cです。
  • 鉄(Fe)材料の場合、TCRは0.00651°Cです。
  • プラチナ(Pt)材料の場合、TCRは0.003927°Cです。
  • マンガニン(Cu = 84%+ Mn = 12%+ Ni = 4%)材料の場合、TCRは0.000002°Cです。
  • 水銀(Hg)材料の場合、TCRは0.0009°Cです。
  • ニクロム(Ni = 60%+ Cr = 15%+ Fe = 25%)材料の場合、TCRは0.0004°Cです。
  • コンスタンタン(Cu = 55%+ Ni = 45%)材料の場合、TCRは0.00003°Cです。
  • カーボン(C)材料の場合、TCRは–0.0005°Cです。
  • ゲルマニウム(Ge)材料の場合、TCRは–0.05°Cです。
  • シリコン(Si)材料の場合、TCRは–0.07°Cです。
  • 真ちゅう(Cu = 50 – 65%+ Zn = 50 – 35%)材料の場合、TCRは0.0015°Cです。
  • ニッケル(Ni)材料の場合、TCRは0.00641°Cです。
  • スズ(Sn)材料の場合、TCRは0.0042°Cです。
  • 亜鉛(Zn)材料の場合、TCRは0.0037°Cです。
  • マンガン(Mn)材料の場合、TCRは0.00001°Cです。
  • タンタル(Ta)材料の場合、TCRは0.0033°Cです。

TCR実験

ザ・ 抵抗実験の温度係数 tについては以下で説明します。

目的

この実験の主な目的は、特定のコイルのTCRを発見することです。

装置

この実験の装置には、主に接続線、キャリーフォスターブリッジ、抵抗ボックス、鉛アキュムレータ、一方向キー、未知の低抵抗、ジョッキー、検流計などが含まれます。

説明

キャリーフォスターブリッジは、P、Q、R、Xのような4つの抵抗で設計でき、これらが相互に接続されているため、主にメーターブリッジに似ています。

ホイートストンブリッジ

ホイートストンブリッジ

上記で ホイットストーンの橋 、検流計(G)、鉛アキュムレータ(E)、および検流計とアキュムレータのキーはそれぞれK1&Kです。

抵抗値が変更された場合、「G」を流れる電流はなく、未知の抵抗は、P、Q、R、Xなどの3つの既知の抵抗のいずれかによって決定できます。未知の抵抗を決定するには、次の関係を使用します。

P / Q = R / X

キャリーフォスターブリッジを使用して、2つのほぼ等しい抵抗間の視差を計算できます。一方の値がわかれば、もう一方の値を計算できます。この種のブリッジでは、最後の抵抗が計算で削除されます。これは利点であるため、既知の抵抗を計算するために簡単に使用できます。

キャリーフォスターブリッジ

キャリーフォスターブリッジ

PとQのような等しい抵抗は内部ギャップ2と3に接続され、一般的な抵抗「R」はギャップ1内に接続でき、「X」(未知の抵抗)はギャップ4内に接続されます。 EDは、「E」端から計算できるバランシング長です。ホイートストンブリッジの原理による

P / Q = R + a +l1ρ/ X + b +(100- l1)ρ

上記の式で、aとbはEとFの端での端の変更であり、はブリッジワイヤのすべてのユニットの長さに対する抵抗です。 XとRを変更してこのテストを継続する場合、バランスの長さ「l2」は端Eから計算されます。

P / Q = X + a +12ρ/ R + b +(100-12)ρ

上記の2つの方程式から、

X = R +ρ(11 -12)

上記のテストが「R」ではなく「r」で、Xではなく「0」抵抗の幅の広い銅ストリップで行われた後の平衡長をl1とl2とします。

0 = r +ρ(11'-12 ')またはρ= r / 11'-12'

コイル抵抗がt1ocやt2ocなどの温度でX1とX2の場合、TCRは次のようになります。

Α= X2-X1 /(X1t2-X2t1)

また、コイル抵抗が0ocや100ocなどの温度でX0&X100の場合、TCRは次のようになります。

Α= X100-X0 /(X0 x 100)

したがって、これはすべての温度係数に関するものです 抵抗 。最後に、上記の情報から、これは温度変化のすべてのレベルに対する電気抵抗の任意の物質の変更の計算であると結論付けることができます。ここにあなたへの質問があります、抵抗の温度係数の単位は何ですか?