サーミスタの特性と回路応用

回路図では、サーミスタは特定の記号で表され、その物理的な形状はイラストのように表示されます。

サーミスタの分類

正温度係数（PTC）サーミスタ: PTCサーミスタの抵抗は、温度が上昇すると著しく増加します。この特性により、PTCサーミスタはリセット可能なフューズや加熱要素に広く使用されています。

負温度係数（NTC）サーミスタ: これらのサーミスタは、温度が上昇するにつれて抵抗が急激に減少します。それらは、温度補償回路、熱制御システム、サージ電流抑制に広く使用されています。

以下のグラフは、NTCおよびPTCサーミスタの抵抗-温度特性を比較しています。

サーミスタの主要パラメータ

定格無負荷抵抗 R₂₅ (Ω)
国家标准による定義では、これは25°Cで電力が適用されていない状態での測定された抵抗値です。この値は名目抵抗とも呼ばれ、NTCサーミスタの抵抗を指定する際に一般的に参照されます。

熱的B定数 (K)
B値はサーミスタの温度に対する感度を表し、2つの温度における抵抗の自然対数の比を、それら温度の逆数の差で割ったものとして計算されます。一度定義されると、この値は固定されます。NTCサーミスタの典型的なB値は2000Kから6000Kの範囲であり、高い値ほど温度変化に対する抵抗の感度が大きいことを示します。

散逸係数 (δ)
この係数は、指定された環境条件の下で、サーミスタの本体温度の変化に伴う消費電力の変化の比率を表します。

熱時間定数 (T)
ゼロパワー状態において、急激な温度変化後にサーミスタが全体の温度変化の63.2%に到達するのに必要な時間です。この定数はサーミスタの熱容量に比例し、その散逸係数に反比例します。

定格電力 (P)
これは、規定条件の下でサーミスタがその本体温度が指定された最大動作限界を超えない場合に放散できる最大連続電力を指します。

最大動作温度 (Tmax)
規定された技術的パラメータの下で性能が劣化することなくサーミスタが連続して動作できる最高温度です。

3. 実用回路への応用

NTCサーミスタは、主に温度検出と電力保護の2つの大きなアプリケーションカテゴリで使用されます。

例1: 温度サンプリング回路

例2: ラッシュ電流抑止

NTCサーミスタは、回路図で示されているRT1からRT4の位置に配置されることがよくあります。110Vacおよび220Vac入力を両方サポートするデバイスでは、サージ保護を確保するためにR1とR2の位置に2つのNTCサーミスタを配置する必要があります。単一電圧（220Vac）システムでは、R3またはR1のいずれかに1つのNTCサーミスタがあれば十分です。

動作原理:

電源投入時に、バルクコンデンサが大きなラッシュ電流を引き起こします。室温での高い初期抵抗を持つNTCサーミスタは、この電流を効果的に制限できます。電流が流れると、サーミスタは急速に加熱され、数ミリ秒以内に数オーム以下に抵抗が低下します。この低下は動作電流にほとんど影響を与えず、その消費電力も無視できます。

固定抵抗と比較すると、このアプローチは数十から数百倍の電力損失を削減し、スイッチング電源のようなエネルギー効率が高く、高性能なアプリケーションに特に適しています。

電源が切れた後、サーミスタは徐々に冷却され、抵抗は元のゼロ電力時の値に戻ります。電源を再投入すると、同じ抑制サイクルが繰り返されます。