온도 계수

온도 계수는 주어진 온도 변화와 관련된 물리적 속성의 상대적 변화를 나타냅니다.온도가 dT만큼 변화할 때 변화하는 특성 R에 대해 온도 계수 α는 다음 방정식으로 정의된다.

{\displaystyle\frac {dR}{R}=\alpha \,dT}

여기서 α는 역온도의 치수를 가지며, 예를 들어 1/K 또는⁻¹ K로 나타낼 수 있다.

온도계수 자체가 $\alpha \Delta T\ll 1$ 와 α $\alpha \Delta T\ll 1$ T $\alpha \Delta T\ll 1$ 1 $(\style \alpha$ \ $Delta$ T\ $ll$ 1 $\alpha \Delta T\ll 1$ 에 따라 크게 달라지지 않는 경우 기준 온도₀ T에서의 속성값₀ R을 추정할 때 선형 근사치가 유용합니다.

({displaystyle R(T)=R(T_{0})(1+\alpha \Delta T),}

여기서 δT는 T와₀ T의 차이입니다.

온도 의존성이 강한 α의 경우, 이 근사치는 작은 온도 차이 δT에만 유용하다.

온도 계수는 반응성뿐만 아니라 재료의 전기적 및 자기적 특성 등 다양한 용도에 대해 지정됩니다.대부분의 반응의 온도 계수는 -2와 3 사이에 있습니다.

음온도계수

대부분의 세라믹은 저항 거동에 대한 음의 온도 의존성을 보입니다.이 효과는 광범위한 온도에 걸쳐 Arrhenius 방정식에 의해 제어됩니다.

R=Ae^{\frac {B}}{T}}

여기서 R은 저항, A와 B는 상수, T는 절대 온도(K)입니다.

상수 B는 전기 전도를 담당하는 전하 캐리어를 형성하고 이동시키는 데 필요한 에너지와 관련이 있습니다. 따라서 B 값이 증가하면 재료는 절연 상태가 됩니다.실용적이고 상업적인 NTC 저항은 온도에 대한 좋은 감도를 제공하는 B의 값과 적당한 저항을 결합하는 것을 목표로 합니다.B 상수 값의 중요성은 B 파라미터 방정식을 사용하여 NTC 서미스터를 특성화할 수 있습니다.

R=r^{\infty}e^{\frac {B}{T}}=R_{0}e^{-{\frac {B}{T_{0}}}}} e^{\frac {B}{T}}

$R_{0}$ 서 R 0 $({$ 은 $R_{0}$ $T_{0}$ $T_{0}$ 0({ $displaystyle T_{0$ 에서의 저항입니다.

따라서 R $(\$ 의 $R_{0}$ 허용치를 산출하는 재료에는 합금된 재료나 온도변동부온도계수(NTC)가 포함되어 있으며, 온도상승에 따라 재료의 물리적 특성(열전도율, 전기저항률 등)이 저하될 때 발생하는 재료, 타입카ly는 정의된 온도 범위 내에 있습니다.대부분의 재료는 온도가 상승하면 전기 저항률이 감소합니다.

음의 온도 계수를 가진 재료는 1971년부터 바닥 난방에 사용되어 왔다.음의 온도 계수는 카펫, 빈백 의자, 매트리스 등의 바닥에서 과도한 국소 난방을 방지하여 나무 바닥을 손상시키고 화재를 자주 일으키지 않습니다.

가역 온도 계수

잔류 자속 밀도 또는_r B는 온도에 따라 변화하며 자석 성능의 중요한 특성 중 하나입니다.관성 자이로스코프 및 이동파관(TWT)과 같은 일부 애플리케이션은 넓은 온도 범위에서 일정한 필드를 가져야 합니다.B의_r 가역온도계수(RTC)는 다음과 같이 정의됩니다.

디스플레이 스타일RTC}}=timeoutfrac {\Delta \mathbf {B} _{r}}{\mathbf {B} _{r} \Delta T} \times 100\%}

이러한 요구사항을 해결하기 위해 1970년대 ^[1]후반에 온도 보상 자석이 개발되었습니다.기존 SmCo 자석의 경우 B는 온도가_r 상승함에 따라 감소합니다.반대로 GdCo 자석의 경우 B는 특정 온도 범위 내에서 온도가 증가함에 따라 증가합니다_r.합금에 사마륨과 가돌리늄을 조합함으로써 온도계수를 거의 0으로 낮출 수 있다.

전기 저항

장치 및 회로를 구성할 때 전기 저항 및 전자 장치(와이어, 저항)의 온도 의존성을 고려해야 합니다.도체의 온도 의존성은 매우 선형이며 아래 근사치로 설명할 수 있습니다.

\displaystyle \operatorname {rho }(T)=\rho _{0}\left [1+\alpha _{0}\left(T-T_{0}\right)]

어디에

\alpha _{0}=frac {1}{\rho _{0}}\left[{\frac \rho }{\frak T}}\right]_{T=T_{0}}

$\rho _{0}$ \ $rho _{$ 0 $\rho _{0}$ })은 지정된 기준값(θ T = 0 °C)^[2]에서 특정 저항 온도 계수에 해당함

그러나 반도체는 기하급수적입니다.

\operatorname {rho }(T)=S\alpha^{\frac {B}{T}}

$S$ 서 S $(\displaystyle$ S $)$ 는 $S$ 단면적으로 $\alpha$ 되며 $\alpha$ α(\ $displaystyle \alpha})$ 와 $\alpha$ b(\ $displaystyle$ b)는 $b$ 주어진 온도에서 함수의 모양과 저항 값을 결정하는 계수입니다.

둘 다 $\alpha$ α(\ $displaystyle \alpha)$ 를 $\alpha$ $\alpha$ 온도 계수(TCR)^[3]라고 합니다.

이 특성은 서미스터와 같은 장치에 사용됩니다.

정온도 저항계수

양의 온도 계수(PTC)는 온도가 상승할 때 전기 저항이 증가하는 물질을 말합니다.유용한 엔지니어링 용도가 있는 재료는 일반적으로 온도와 함께 상대적으로 빠른 증가(즉, 높은 계수)를 보입니다.계수가 높을수록 특정 온도 상승에 대한 전기 저항이 증가합니다.PTC 재료는 특정 입력 전압에 대해 최대 온도에 도달하도록 설계할 수 있습니다. 왜냐하면 어느 시점에서 온도가 더 상승하면 전기 저항이 커지기 때문입니다.선형 저항 가열 또는 NTC 재료와 달리 PTC 재료는 본질적으로 자체 제한적입니다.한편, 정전류 전원을 사용하는 경우, NTC 재료는 본질적으로 자기 제한적일 수도 있다.

일부 재료는 온도 계수가 기하급수적으로 증가하기도 합니다.이러한 재료의 예로는 PTC 고무가 있습니다.

부온도 저항계수

음의 온도계수(NTC)는 온도가 상승할 때 전기 저항이 감소하는 물질을 말합니다.유용한 엔지니어링 용도를 가진 재료는 일반적으로 온도와 함께 상대적으로 빠른 감소(즉, 낮은 계수)를 보입니다.계수가 낮을수록 특정 온도 상승에 대한 전기 저항의 감소가 커집니다.NTC 재료는 돌입 전류 리미터(전류 리미터가 대기 온도에 도달할 때까지 더 높은 초기 저항을 나타내기 때문에), 온도 센서 및 서미스터를 생성하는 데 사용됩니다.

반도체 저항의 부온도계수

반도체 재료의 온도가 상승하면 전하 캐리어 농도가 높아진다.그 결과 재결합에 사용할 수 있는 전하 캐리어의 수가 많아져 반도체의 전도성이 높아집니다.전도율이 높아지면 온도 상승에 따라 반도체 재료의 저항률이 낮아져 저항계수가 음의 온도계수가 됩니다.

탄성온도계수

탄성 재료의 탄성 계수는 온도에 따라 다르며, 일반적으로 온도가 높을수록 감소합니다.

반응도 온도계수

핵공학에서 반응도 온도계수는 원자로 구성요소 또는 원자로 냉각수의 온도변화에 의해 야기되는 반응도 변화(출력의 변화를 초래하는)의 측정값이다.이것은 다음과 같이 정의할 수 있습니다.

\alpha _{T}=frac {\displaystyle \rho } {\timeout T

여기서 $\rho$ (\ $displaystyle\rho)$ 는 $\rho$ 반응성, T는 온도입니다. $\alpha _{T}$ T $\alpha _{T}$ {\ $style$ \ $alpha$ _ ${T}}$ 는 $\alpha_{T}$ 온도에 대한 반응도의 편차의 값으로 "반응도의 온도 계수"라고 한다.그 결과 $\alpha _{T}$ T \ $displaystyle \alpha$ _ ${T}}$ 가 $\alpha_{T}$ 제공하는 온도 피드백은 수동적 원자력 안전에 직관적으로 적용된다. $\alpha _{T}$ 의 $\alpha _{T}$ T $(\$ _ ${T})$ 는 $\alpha_{T}$ 원자로 안전에 중요한 것으로 널리 인용되고 있지만 (이론적인 균질 원자로와는 대조적으로) 실제 원자로에 걸친 광범위한 온도 변화는 원자로 ^[4]안전의 지표로서 단일 지표의 유용성을 제한한다.

물 감속형 원자로에서는 온도에 관한 반응도 변화의 대부분은 물의 온도 변화에 의해 발생한다.그러나 노심의 각 요소는 반응성의 특정 온도 계수(예: 연료 또는 클래딩)를 가지고 있다.반응성의 연료 온도 계수를 구동하는 메커니즘은 수온 계수와 다르다.온도가 상승함에 따라 물이 팽창하여 중성자 이동 시간이 길어지는 반면 연료 물질은 눈에 띄게 팽창하지 않습니다.온도에 의한 연료의 반응성의 변화는 연료 주입재에서 빠른 중성자의 공명 흡수가 중성자의 ^[5]열화를 막는 도플러 확대로 알려진 현상으로부터 비롯됩니다.

온도계수 근사치의 수학적 도출

보다 일반적인 형태에서 온도계수 미분법칙은 다음과 같습니다.

\displaystyle\frac{dR}{dT}}=\alpha,R}

여기서 정의되는 것은 다음과 같습니다.

R_{0}=R(T_{0})

$\alpha$ $T$ 는 T $디스플레이 스타일$ $T$ $)$

온도계수 미분법칙 통합:

\int _{R_{0}}^{R(T)}{\frac {dR}{R}}=\int _{T_{0}^{T}\alpha \dT ~\rightarrow ~\ln(R){\Bigg \vert }_{R_{0}}^{R(T)}=\alpha (T-T_{0}~\rightarrow ~\ln \frac {R(T)}{R(R)}=오른쪽)R_{0}e^{\alpha(T-T_{0}}}

$T_{0}$ 시리즈 근사치를 T 0 $({$ 에 $T_{0}$ 첫 번째 순서로 적용하면 다음과 같이 됩니다.

R(T)=R_{0}(1+\alpha(T-T_{0})}}

단위

전기 회로 부품의 열 계수는 ppm/°C 또는 ppm/K로 지정되기도 합니다.동작 온도보다 높거나 낮은 온도로 했을 때 전기적 특성이 어긋나는 비율(ppm)을 지정합니다.

「」를 참조해 주세요.

마이크로볼로미터(TCR 측정에 사용)

레퍼런스

^ "About Us". Electron Energy Corporation. Archived from the original on October 29, 2009.
^ Kasap, S. O. (2006). Principles of Electronic Materials and Devices (Third ed.). Mc-Graw Hill. p. 126.
^ Alenitsyn, Alexander G.; Butikov, Eugene I.; Kondraryez, Alexander S. (1997). Concise Handbook of Mathematics and Physics. CRC Press. pp. 331–332. ISBN 0-8493-7745-5.
^ 더더슈타트 & 해밀턴 1976, 259~261페이지
^ 듀더슈타트 & 해밀턴 1976, 556-559페이지

참고 문헌

Duderstadt, Jame J.; Hamilton, Louis J. (1976). Nuclear Reactor Analysis. Wiley. ISBN 0-471-22363-8.

[1] "About Us". Electron Energy Corporation. Archived from the original on October 29, 2009.

[2] Kasap, S. O. (2006). Principles of Electronic Materials and Devices (Third ed.). Mc-Graw Hill. p. 126.

[3] Alenitsyn, Alexander G.; Butikov, Eugene I.; Kondraryez, Alexander S. (1997). Concise Handbook of Mathematics and Physics. CRC Press. pp. 331–332. ISBN 0-8493-7745-5.

[4] 더더슈타트 & 해밀턴 1976, 259~261페이지

[5] 듀더슈타트 & 해밀턴 1976, 556-559페이지

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