熱敏電阻基礎知識詳解

熱敏電阻介紹

熱敏電阻（Thermistor）是一種傳感器電阻，其電阻值隨著(zhù)溫度的變化而變化，其體積隨溫度的變化比一般的固定電阻要大很多。組成熱敏電阻的材料一般是陶瓷或聚合物，在有限的溫度范圍內能實(shí)現較高的精度，通常是-90℃~130℃。和熱敏電阻類(lèi)似的有使用純金屬（RTD）制作的電阻溫度計，適用于較大的溫度范圍。

假設溫度和電阻的變化為線(xiàn)性，熱敏電阻和溫度之間有關(guān)系式：

?R=K?T

其中，K稱(chēng)為溫度系數，熱敏電阻根據溫度系數K分為兩類(lèi)：

K為正值，電阻值隨著(zhù)溫度的升高而增大，稱(chēng)為正溫度系數熱敏電阻（PTC）；

K為負值，電阻值隨著(zhù)溫度的升高而減小，稱(chēng)為負溫度系數熱敏電阻（NTC）；

注意：對于熱敏電阻而言，K一般不是固定的值，溫度和電阻值之間呈現非線(xiàn)性。而RTD溫度和電阻值之間呈現線(xiàn)性。

由于實(shí)際條件下，?R，?T是非線(xiàn)性的，所有很少用溫度系數K來(lái)描述熱敏電阻的性能，而是使用電阻溫度系數來(lái)aT描述，定義如下：

這個(gè)公式反應電阻隨溫度的變化率，電阻溫度系數越大，說(shuō)明熱敏電阻對溫度越敏感，能感知到熱量的變化越明顯。

根據上述原理，熱敏電阻主要有以下6種使用場(chǎng)合：

• 1.過(guò)液面控制

• 2.溫度測量

• 3.溫度補償

• 4.溫度限制

• 5.溫度保護

• 6.過(guò)熱保護

負溫度系數（NTC）電阻

NTC是NegaTIve Temperature Coefficent 的縮寫(xiě)，意思是負的溫度系數，泛指負溫度系數很大的半導體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負溫度系數熱敏電阻器。

它是以錳（Mn）、鈷（Co）、鎳（Ni）、鋁（Al）、鋅（Zn）等兩種或者兩種以上高純度金屬氧化物為主要材料， 經(jīng)共同沉淀或水熱法合成的納米粉體材料，后經(jīng)球磨充分混合、靜壓成型、高溫燒結、半導體切片、劃片、玻封燒結或環(huán)氧包封等封結工藝制成的，接近理論密度結構的，半導體電子陶瓷材料。這些金屬氧化物材料都具有半導體性質(zhì)，因為在導電方式上完全類(lèi)似鍺、硅等半導體材料。

它具有電阻值隨著(zhù)溫度的變化而相應變化的特性。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數目少，所以其電阻值較高；隨著(zhù)溫度的升高，載流子數目增加，所以電阻值降低。

NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在100~1500000歐姆，溫度系數-2%~-5%。外觀(guān)形狀一般有引線(xiàn)型、片狀型等，如下圖所示。

根據前面的介紹，NTC電阻的特性是溫度系數K為負，即溫度升高，電阻值減小。

由上面的曲線(xiàn)可知，如果知道NTC電阻的阻值，就能計算出當前的溫度。計算方法如下

其中，T是溫度，單位為K，R0是周?chē)鷾囟葹門(mén)0 (K) 時(shí)的電阻值，B為常數。B常數隨溫度變化，反應了熱敏電阻的電阻值變化傾向，通常稱(chēng)為材料B值。影響B(tài)值的因素有：

材料成分比例、燒結溫度、燒結氣氛和結構

下面以MF52A熱敏電阻為例，來(lái)說(shuō)明B常數，

從MF52A的手冊中可以看出，在25~50℃和25~85℃兩個(gè)不同的溫度范圍內，NTC電阻的B值是不一樣的。這就提醒在使用熱敏電阻做溫度傳感器時(shí)，需要注意測溫范圍和B值的確定。

應用舉例

具有負溫度系數特征的熱敏電阻具有靈敏度高、穩定性好、響應快、壽命長(cháng)、成本低等特點(diǎn)，NTC熱敏電阻器可廣泛應用于溫度測量、溫度補償、抑制浪涌電流等場(chǎng)合。

熱敏電阻在開(kāi)關(guān)電源輸入電路中應用也比較多，主要是用來(lái)防止開(kāi)機浪涌大電流對系統造成破壞。常溫時(shí)，熱敏電阻的阻值是KΩ級，電源接通后，流過(guò)熱敏電阻的電流產(chǎn)生熱量，溫度上升，阻值下降；電源穩定時(shí)，熱敏電阻的阻值降為了幾Ω甚至更低，因此，不會(huì )消耗太多的能量。

當然，如果連續快速的多次上下電，NTC電阻也無(wú)法啟到防浪涌的目的。

鋰離子電池的接口一般有三根線(xiàn)，分別為：正，負，NTC。在鋰電池內部搭載的NTC熱敏電阻就是用來(lái)監控電池正常使用過(guò)程中以及充電時(shí)的溫度。電池溫度上升時(shí)，NTC熱敏電阻溫度也會(huì )隨之上升，從而電阻值會(huì )下降，當超過(guò)上限充電溫度時(shí)，充電控制IC將會(huì )停止充電。如果設備要進(jìn)行銷(xiāo)售到國外的安規認證，有些文件中明確指出，鋰電子組必須帶有NTC溫度監測才行。

總結

熱敏電阻具有阻值和溫度之間呈相關(guān)性的特點(diǎn)，廣泛用于各種電子設備中。在使用熱敏電阻時(shí)，需要考慮是選擇PTC還是選擇NTC。由于溫度和阻值之前呈現非線(xiàn)性的特點(diǎn)，如果用在精確測溫時(shí)，往往需要考慮到它自身的B值，以及線(xiàn)性擬合的方法。