什么是熱敏電阻?

　　熱敏電阻是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)。熱敏電阻的典型特點(diǎn)是對(duì)溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)在溫度越高時(shí)電阻越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)D在溫度越高時(shí)電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。

　　熱敏電阻(thermistor)是對(duì)溫度敏感的一種電子器件，其電阻值會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生改變。

　　熱敏電阻按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC thermistor，即 Positive Temperature Coefficient thermistor)和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC thermistor，即 Negative Temperature Coefficient thermistor)。正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而增大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而減小。

　　正溫度系數(shù)的熱敏電阻(PTC)除可做感知溫度外，多是用保護(hù)電路中。如在電源電路中防浪涌，保護(hù)后端的電容等器件不過載;用劇變溫度反應(yīng)大的PTC材料可做成可自恢復(fù)的保險(xiǎn)管;反應(yīng)線性的可用于LED燈珠的補(bǔ)償保護(hù)。LED燈珠是溫度越高內(nèi)阻越小，串聯(lián)正溫度系數(shù)的熱敏電阻后可維持LED燈珠的電流不變。

　　負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(NTC)一般適用于溫度測(cè)量、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。如在家用空調(diào)、熱水器中用于探測(cè)溫度，供后端電路調(diào)控溫度。

　　熱敏電阻的制作材料一般分為金屬材料、氧化物材料和半導(dǎo)體材料。氧化物材料主要成分是氧化鎂、氧化鐵和氧化鋅。半導(dǎo)體材料主要成分是氧化錫和氧化銅。

　　熱敏電阻的特點(diǎn)是具有靈敏度較高、工作溫度范圍寬、體積小。其電阻值可在0.1～100kΩ間任意選擇，易加工成各種形狀，穩(wěn)定性好。氧化物材料的熱敏電阻具有成本低、過載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體材料的熱敏電阻具有精度高、響應(yīng)速度快、可靠性好、靜態(tài)功耗低的優(yōu)點(diǎn)。

　　熱敏電阻的參數(shù)：

　　1、Rc：標(biāo)稱阻值。一般指環(huán)境溫度為25℃時(shí)熱敏電阻器的實(shí)際電阻值。

　　2、RT：實(shí)際阻值。在一定的溫度條件下所測(cè)得的電阻值。

　　3、T0：基準(zhǔn)(環(huán)境)溫度基點(diǎn)。一般為25℃。

　　4、T1：第一個(gè)溫度基點(diǎn)(通常是 25℃)，但其計(jì)量單位為K，注意這里的K是開爾文。如為25℃，T1=25+273.15=298.15K

　　5、T2：第二個(gè)溫度基點(diǎn)。計(jì)量單位同T1。

　　6、B：材料常數(shù)。它是一個(gè)描述熱敏電阻材料物理特性的參數(shù)，也是熱靈敏度指標(biāo)，它描述的是兩個(gè)溫度點(diǎn)之間特定溫度范圍內(nèi)的電阻 (R/T)曲線的梯度。B值定義為 T1和 T2范圍之間的熱敏電阻材料常數(shù)。即 B(T1/T2)。B值越大，表示熱敏電阻器的靈敏度越高。應(yīng)注意的是，在實(shí)際工作時(shí)，B值并非一個(gè)常數(shù)，而是隨溫度的升高略有增加。

　　7、αT：電阻溫度系數(shù)。它表示溫度變化1℃時(shí)的阻值變化率，單位為%/℃。

　　8、τ：時(shí)間常數(shù)。熱敏電阻器是有熱慣性的，時(shí)間常數(shù)，就是一個(gè)描述熱敏電阻器熱慣性的參數(shù)。它的定義為，在無功耗的狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度由一個(gè)特定溫度向另一個(gè)特定溫度突然改變時(shí)，熱敏電阻體的溫度變化了兩個(gè)特定溫度之差的63.2%所需的時(shí)間。τ越小，表明熱敏電阻器的熱慣性越小。

　　9、PM：額定功率。在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻器長期連續(xù)負(fù)載所允許的耗散功率。在實(shí)際使用時(shí)不得超過額定功率。若熱敏電阻器工作的環(huán)境溫度超過 25℃，則必須相應(yīng)降低其負(fù)載。

　　10、IM：額定工作電流。熱敏電阻器在工作狀態(tài)下規(guī)定的名義電流值。

　　11、Pc：測(cè)量功率。在規(guī)定的環(huán)境溫度下，熱敏電阻體受測(cè)試電流加熱而引起的阻值變化不超過0.1%時(shí)所消耗的電功率。

　　制造商提供的產(chǎn)品資料，一般標(biāo)熱敏電阻的類型是NTC還是PTC，Rc(簡(jiǎn)寫R)、T0、T1、T2、B值，以及溫度與電阻值的關(guān)系表。

　　熱敏電阻型號(hào)命名規(guī)則

　　要想知道熱敏電阻型號(hào)的命名規(guī)則，首先我們要先知道什么是熱敏電阻?熱敏電阻是敏感元件的一類，熱敏電阻的典型特點(diǎn)是對(duì)溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。以下詳細(xì)介紹熱敏電阻的定義和特點(diǎn)、熱敏電阻型號(hào)命名規(guī)則，以及熱敏電阻好壞的判斷方法。

　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SJ1152-82《敏感元件型號(hào)命名方法》的規(guī)定，敏感電阻器的產(chǎn)品型號(hào)由下列四部分組成

　　第一部分：主稱(用字母表示);

　　第二部分：類別(用字母表示);

　　第三部分：用途或特征(用字母或數(shù)字表示);

　　第四部分：序號(hào)(用數(shù)字表示)。

　　(1)主稱、類別部分的符號(hào)及意義如表1-5所示。

　　(2)用途或特征部分用數(shù)字表示時(shí)，應(yīng)符合表1-6的規(guī)定;用字母表示時(shí)，應(yīng)符合表1—7的規(guī)定。

　　(3)序號(hào)部分用數(shù)字表示。

　　熱敏電阻的主要特點(diǎn)是：

　　①靈敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10～100倍以上，能檢測(cè)出10-6℃的溫度變化;

　?、诠ぷ鳒囟确秶鷮?，常溫器件適用于-55℃～315℃，高溫器件適用溫度高于315℃(目前最高可達(dá)到2000℃)，低溫器件適用于-273℃～55℃;

　?、垠w積小，能夠測(cè)量其他溫度計(jì)無法測(cè)量的空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度;

　?、苁褂梅奖悖娮柚悼稍?.1～100kΩ間任意選擇;

　?、菀准庸こ蓮?fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn);

　?、薹€(wěn)定性好、過載能力強(qiáng)。

　　熱敏電阻好壞的判斷：

　　用萬能表歐姆檔，在常溫下測(cè)一下阻值，然后用風(fēng)槍100度加熱一下熱敏電阻，再測(cè)其阻值如果有變化說明正常。

　　通過以上對(duì)熱敏電阻型號(hào)的命名規(guī)則介紹，想必大家對(duì)熱敏電阻有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，想了解更多電路基礎(chǔ)知識(shí)可以訪問迅維網(wǎng)。

　　怎么查看熱敏電阻型號(hào)

　　1，用字母‘M’表示 敏感元件。

　　2，用字母‘Z’表示正溫度系數(shù)熱敏電阻器，或者用字母‘F’表示負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器

　　3，用途或特征，用一位數(shù)字(0-9)表示‘1’表示普通用途;

　　‘2’表示穩(wěn)壓用途(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器);

　　‘3’表示微波測(cè)量用途(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器);

　　‘4’表示旁熱式(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器);

　　‘5’表示測(cè)溫用途;

　　‘6’表示控溫用途;

　　‘7’表示消磁用途(正溫度系數(shù)熱敏電阻器);

　　‘8’表示線性型(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器);

　　‘9’表示恒溫型(正溫度系數(shù)熱敏電阻器;

　　‘0’表示特殊型(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器)。

　　4，序號(hào)

　　貼片熱敏電阻的應(yīng)用

　　貼片熱敏電阻這個(gè)元件是熱敏電阻中的一種，對(duì)于這個(gè)物理元件在我們生活中的應(yīng)用是非常廣泛的，那么今天就關(guān)于貼片熱敏電阻以及熱敏電阻的全部?jī)?nèi)容一起來看看吧。

　　貼片熱敏電阻也可作為電子線路元件用于儀表線路溫度補(bǔ)償和溫差電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)?。利用NTC熱敏電阻的自熱特性可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制，構(gòu)成RC振蕩器穩(wěn)幅電路，延遲電路和保護(hù)電路。在自熱溫度遠(yuǎn)大于環(huán)境溫度時(shí)阻值還與環(huán)境的散熱條件有關(guān)，因此在流速計(jì)、流量計(jì)、氣體分析儀、熱導(dǎo)分析中常利用熱敏電阻這一特性，制成專用的檢測(cè)元件。PTC熱敏電阻主要用于電器設(shè)備的過熱保護(hù)、無觸點(diǎn)繼電器、恒溫、自動(dòng)增益控制、電機(jī)啟動(dòng)、時(shí)間延遲、彩色電視自動(dòng)消磁、火災(zāi)報(bào)警和溫度補(bǔ)償?shù)确矫妗?/span>

　　熱敏電阻的使用原則

　　1. 通電前應(yīng)先加熱，加熱時(shí)間應(yīng)符合生產(chǎn)廠家要求。

　　2. 安裝時(shí)，應(yīng)使其物理接觸或粘接于被測(cè)介質(zhì)上。

　　3. 測(cè)溫時(shí)，應(yīng)離被測(cè)介質(zhì)表面盡量近，若測(cè)量溫度較高，應(yīng)采用陶瓷插座連接。

　　4. 為了穩(wěn)定運(yùn)行電路，在熱敏元件轉(zhuǎn)化溫度時(shí)，應(yīng)預(yù)先設(shè)計(jì)好電路電路參數(shù)，以保證良好的抗干擾能力。

　　熱敏電阻的選型

　　在選擇熱敏電阻時(shí)，需要分別從以下幾方面來綜合考慮。

　　1. 熱敏電阻的參數(shù)

　　熱敏電阻的參數(shù)一般包括阻值、B值、額定功率、穩(wěn)定性等。其中，B值是指熱敏電阻在溫度20℃和Ω值25℃時(shí)的比值，通常用于表示熱敏電阻的溫度特性。在選型時(shí)，需要根據(jù)所測(cè)溫度范圍和應(yīng)用環(huán)境來確定選用的B值。

　　2. 熱敏電阻的尺寸

　　熱敏電阻的尺寸主要取決于應(yīng)用環(huán)境及精度要求。隨著由于科技的不斷發(fā)展，熱敏電阻已經(jīng)發(fā)展到了微型化的程度，如現(xiàn)在市場(chǎng)上最小的產(chǎn)品尺寸不到0.4mm。

　　3. 熱敏電阻的制造工藝

　　熱敏電阻的制造工藝主要涉及氧敏熱敏電阻、鉑銠熱敏電阻、玻璃包裹熱敏電阻、三元材料熱敏電阻等。不同制造工藝的熱敏電阻有著不同的特點(diǎn)，比如高溫不穩(wěn)定、辦熱的耐久性等，需要根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境來綜合考慮。

　　4. 熱敏電阻的品牌信譽(yù)

　　在選擇熱敏電阻品牌時(shí)，需要綜合考慮品牌信譽(yù)、市場(chǎng)占有率、售后服務(wù)、性價(jià)比等因素，盡量選擇知名品牌的產(chǎn)品。

　　總之，選擇熱敏電阻時(shí)，需要從多個(gè)角度進(jìn)行考慮，并根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，以確保熱敏電阻能夠理想地發(fā)揮作用。

　　熱敏電阻的基礎(chǔ)知識(shí)

　　PTC熱敏電阻

　　PTC是Positive Temperature Coefficient 的縮寫，意思是正的溫度系數(shù)， 泛指正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件。通常我們提到的PTC是指正溫度系數(shù)熱敏電阻，簡(jiǎn)稱PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻，超過一定的溫度(居里溫度)時(shí)，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。

　　PTC熱敏電阻組織結(jié)構(gòu)和功能原理

　　陶瓷材料通常用作高電阻的優(yōu)良絕緣體，而陶瓷PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇為基，摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的，具有較低的電阻及半導(dǎo)特性。通過有目的的摻雜一種化學(xué)價(jià)較高的材料作為晶體的點(diǎn)陣元來達(dá)到的： 在晶格中鋇離子或鈦酸鹽離子的一部分被較高價(jià)的離子所替代，因而得到了一定數(shù)量產(chǎn)生導(dǎo)電性的自由電子。對(duì)于PTC熱敏電阻效應(yīng)，也就是電阻值階躍增高的原因，在于材料組織是由許多小的微晶構(gòu)成的，在晶粒的界面上， 即所謂的晶粒邊界(晶界)上形成勢(shì)壘，阻礙電子越界進(jìn)入到相鄰區(qū)域中去，因此而產(chǎn)生高的電阻，這種效應(yīng)在溫度低時(shí)被抵消： 在晶界上高的介電常數(shù)和自發(fā)的極化強(qiáng)度在低溫時(shí)阻礙了勢(shì)壘的形成并使電子可以自由地流動(dòng)。 而這種效應(yīng)在高溫時(shí)，介電常數(shù)和極化強(qiáng)度大幅度地降低，導(dǎo)致勢(shì)壘及電阻大幅度地增高 ，呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的PTC效應(yīng)。

　　PTC熱敏電阻制造流程

　　將能夠達(dá)到電氣性能和熱性能要求的混合物 (碳酸鋇和二氧化鈦以及其它的材料) 稱量、混合再濕法研磨， 脫水干燥后干壓成型制成圓片形、長方形、圓環(huán)形、蜂窩狀的毛坯。 這些壓制好的毛坯在較高的溫度下(1400℃左右)燒結(jié)成陶瓷，然后上電極使其表面金屬化，根據(jù)其電阻值分檔檢測(cè)。 按照成品的結(jié)構(gòu)形式釬焊封裝或裝配外殼，之后進(jìn)行最后的全面檢測(cè)。

　　稱量 >> 球磨 >> 預(yù)燒結(jié) >> 造粒

　　>> 成型 >> 燒結(jié) >> 上電極 >> 阻值分選

　　>> 釬焊 >> 封裝裝配 >> 打標(biāo)志 >> 耐壓檢測(cè)

　　>> 阻值檢測(cè) >> 最終檢測(cè) >> 包裝 >> 入庫

　　PTC熱敏電阻與溫度的依賴關(guān)系(R-T特性)

　　電阻-溫度特性通常簡(jiǎn)稱阻溫特性，指在規(guī)定的電壓下，PTC熱敏電阻零功率電阻與電阻體溫度之間的依賴關(guān)系。

　　零功率電阻，是指在某一溫度下測(cè)量PTC熱敏電阻值時(shí)，加在PTC熱敏電阻上的功耗極低，低到因其功耗引起的PTC熱敏電阻的阻值變化可以忽略不計(jì)。額定零功率電阻指環(huán)境溫度25℃條件下測(cè)得的零功率電阻值 。

　　Rmin : 最小電阻

　　Tmin : Rmin時(shí)的溫度

　　RTc : 2倍Rmin

　　Tc : 居里溫度

　　T25 Tmin Tc T(℃)

　　表征阻溫特性好壞的重要參數(shù)是溫度系數(shù)α，反映的是阻溫特性曲線的陡峭程度。溫度系數(shù)α越大，PTC熱敏電阻對(duì)溫度變化的反應(yīng)就越靈敏，即PTC效應(yīng)越顯著，其相應(yīng)的PTC熱敏電阻的性能也就越好，使用壽命就越長。PTC熱敏電阻的溫度系數(shù)定義為溫度變化導(dǎo)致的電阻的相對(duì)變化 。 α = (lgR2-lgR1)/(T2-T1) 一般情況下，T1取Tc+15℃、T2取Tc+25℃來計(jì)算溫度系數(shù)。

　　電壓和電流的關(guān)系(V-I特性)

　　電壓-電流特性簡(jiǎn)稱伏安特性， 它展示了PTC熱敏電阻在加電氣負(fù)載達(dá)到熱平衡的情況下，電壓與電流的相互依賴關(guān)系。

　　Ik 在外加電壓Vk時(shí)的動(dòng)作電流

　　Ir 外加電壓Vmax時(shí)的殘余電流

　　Vmax 最大工作電壓

　　VN 額定電壓

　　VD 擊穿電壓

　　PTC熱敏電阻的伏安特性大致可分為三個(gè)區(qū)域：

　　在0-Vk之間的區(qū)域稱為線性區(qū)，此間的電壓和電流的關(guān)系基本符合歐姆定律，不產(chǎn)生明顯的非線性變化， 也稱不動(dòng)作區(qū)。在Vk-Vmax之間的區(qū)域稱為躍變區(qū)，此時(shí)由于PTC熱敏電阻的自熱升溫，電阻值產(chǎn)生躍變， 電流隨著電壓的上升而下降，所以此區(qū)也稱動(dòng)作區(qū)。在VD以上的區(qū)域稱為擊穿區(qū)，此時(shí)電流隨著電壓的上升而上升，PTC熱敏電阻的阻值呈指數(shù)型下降，于是電壓越高，電流越大，PTC熱敏電阻的溫度越高，阻值反而越低， 很快就導(dǎo)致PTC熱敏電阻的熱擊穿。伏安特性是過載保護(hù)PTC熱敏電阻的重要參考特性。

　　電流和時(shí)間的關(guān)系(I-t特性)

　　電流-時(shí)間特性是指PTC熱敏電阻在施加電壓的過程中，電流隨時(shí)間變化的特性。 開始加電瞬間的電流稱為起始電流，達(dá)到熱平衡時(shí)的電流稱為殘余電流。

　　一定環(huán)境溫度下，給PTC熱敏電阻加一個(gè)起始電流(保證是動(dòng)作電流)， 通過PTC熱敏電阻的電流降低到起始電流的50%時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間就是動(dòng)作時(shí)間。電流-時(shí)間特性是自動(dòng)消磁PTC熱敏電阻、延時(shí)啟動(dòng)PTC熱敏電阻、過載保護(hù)PTC熱敏電阻的重要參考特性。

　　熱敏電阻的非線性解決

　　熱敏電阻通常為一款高阻抗、電阻性器件，當(dāng)您需要將熱敏電阻的阻值轉(zhuǎn)換為電壓值時(shí)，該器件可以簡(jiǎn)化其中的一個(gè)接口問題。然而更具挑戰(zhàn)性的接口問題是，如何利用線性 ADC 以數(shù)字形式捕獲熱敏電阻的非線性行為。

　　“熱敏電阻”一詞源于對(duì)“熱度敏感的電阻”這一描述的概括。熱敏電阻包括兩種基本的類型，分別為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻非常適用于高精度溫度測(cè)量。要確定熱敏電阻周圍的溫度，您可以借助Steinhart-Hart公式：T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3))來實(shí)現(xiàn)。其中，T為開氏溫度;RT為熱敏電阻在溫度T時(shí)的阻值;而 A0、A1和A3則是由熱敏電阻生產(chǎn)廠商提供的常數(shù)。

　　熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的改變而改變，而這種改變是非線性的，Steinhart-Hart公式表明了這一點(diǎn)。在進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)通過熱敏電阻的參考電流，以創(chuàng)建一個(gè)等效電壓，該等效電壓具有非線性的響應(yīng)。您可以使用配備在微控制器上的參照表，嘗試對(duì)熱敏電阻的非線性響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。即使您可以在微控制器固件上運(yùn)行此類算法，但您還是需要一個(gè)高精度轉(zhuǎn)換器用于在出現(xiàn)極端值溫度時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲。

　　另一種方法是，您可以在數(shù)字化之前使用“硬件線性化”技術(shù)和一個(gè)較低精度的 ADC。(Figure 1)其中一種技術(shù)是將一個(gè)電阻RSER與熱敏電阻RTHERM以及參考電壓或電源進(jìn)行串聯(lián)(見圖1)。將 PGA(可編程增益放大器)設(shè)置為1V/V，但在這樣的電路中，一個(gè)10位精度的ADC只能感應(yīng)很有限的溫度范圍(大約±25°C)。

　　請(qǐng)注意，在圖1中對(duì)高溫區(qū)沒能解析。但如果在這些溫度值下增加 PGA 的增益，就可以將 PGA 的輸出信號(hào)控制在一定范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi) ADC 能夠提供可靠地轉(zhuǎn)換，從而對(duì)熱敏電阻的溫度進(jìn)行識(shí)別。

　　微控制器固件的溫度傳感算法可讀取 10 位精度的 ADC 數(shù)字值，并將其傳送到PGA 滯后軟件程序。PGA 滯后程序會(huì)校驗(yàn) PGA 增益設(shè)置，并將 ADC 數(shù)字值與圖1顯示的電壓節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行比較。如果 ADC 輸出超過了電壓節(jié)點(diǎn)的值，則微控制器會(huì)將 PGA 增益設(shè)置到下一個(gè)較高或較低的增益設(shè)定值上。如果有必要，微控制器會(huì)再次獲取一個(gè)新的 ADC 值。然后 PGA 增益和 ADC 值會(huì)被傳送到一個(gè)微控制器分段線性內(nèi)插程序。

　　從非線性的熱敏電阻上獲取數(shù)據(jù)有時(shí)候會(huì)被看作是一項(xiàng)“不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)”。您可以將一個(gè)串聯(lián)電阻、一個(gè)微控制器、一個(gè) 10 位 ADC 以及一個(gè) PGA 合理的配合使用，以解決非線性熱敏電阻在超過±25°C溫度以后所帶來的測(cè)量難題。