Temperaturkoeffizient des Widerstands
Widerstand ändert sich mit der Temperatur
Der Temperaturkoeffizient des Widerstands, oder TCR, ist einer der wichtigsten verwendeten Parameter zur Charakterisierung eines Widerstands. Der TCR definiert die Änderung des Widerstands in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Die übliche Art, den TCR auszudrücken, ist in ppm/°C, was für parts per million per centigrade degree steht. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands wird wie folgt berechnet:
Wobei TCR in ppm/°C, R1 in Ohm bei Raumtemperatur, R2 der Widerstand bei Betriebstemperatur in Ohm, T1 die Raumtemperatur in °C und T2 die Betriebstemperatur in °C ist. Oft wird statt TCR auch α verwendet.
Durchschnittlicher TCR ΔR/R in ppm für einen Temperaturbereich von -55 bis 25˚C und 25 bis 125˚C
Positiver oder negativer Temperaturkoeffizient des Widerstands?
Widerstände gibt es mit einem TCR, der negativ, positiv oder über einen bestimmten Temperaturbereich stabil ist. Durch die Wahl des richtigen Widerstandes kann die Notwendigkeit einer Temperaturkompensation vermieden werden. In manchen Anwendungen ist ein großer TCR erwünscht, z. B. um die Temperatur zu messen. Widerstände für diese Anwendungen werden Thermistoren genannt und können einen positiven (PTC) oder negativen Temperaturkoeffizienten (NTC) haben.
Messmethoden für den TCR
Der Temperaturkoeffizient des Widerstands für einen Widerstand wird durch Messung der Widerstandswerte über einen geeigneten Temperaturbereich ermittelt. Der TCR wird als die durchschnittliche Steigung des Widerstandswertes über dieses Intervall berechnet. Dies ist für lineare Verhältnisse genau, da der TCR bei jeder Temperatur konstant ist. Viele Materialien haben jedoch einen nicht linearen Koeffizienten. Für Nichrome zum Beispiel, eine beliebte Legierung für Widerstände, ist die Beziehung zwischen Temperatur und TCR nicht linear. Da der TCR als durchschnittliche Steigung berechnet wird, ist es daher sehr wichtig, sowohl den TCR als auch das Temperaturintervall anzugeben. Das Verfahren zur Messung des TCR ist in der MIL-STD-202 Methode 304 standardisiert. Mit dieser Methode wird der TCR für den Bereich zwischen -55°C und 25°C und zwischen 25°C und 125°C berechnet. Da der höchste gemessene Wert als TCR definiert wird, führt diese Methode oft dazu, dass ein Widerstand für weniger anspruchsvolle Anwendungen zu hoch spezifiziert wird.
In der folgenden Tabelle ist der Temperaturkoeffizient des Widerstands für eine Vielzahl von Materialien angegeben. Beachten Sie, dass der genaue Wert sowohl von der Reinheit des Materials als auch von der Temperatur abhängt.
Werte für den TCR sind abhängig von der Reinheit und der Temperatur.