熱敏電阻

大話硬件 2021-03-21 21:28 1192 閱讀 3 贊 3 收藏 0 評論

1. 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現(xiàn)較高的精度，通常是-90℃~130℃。和熱敏電阻類似的有使用純金屬（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性，熱敏電阻和溫度之間有關系式：

?R=K?T

其中，K稱為溫度系數(shù)，熱敏電阻根據溫度系數(shù)K分為兩類：

K為正值，電阻值隨著溫度的升高而增大，稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）；

K為負值，電阻值隨著溫度的升高而減小，稱為負溫度系數(shù)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(xiàn)非線性。而RTD溫度和電阻值之間呈現(xiàn)線性。

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

這個公式反應電阻隨溫度的變化率，電阻溫度系數(shù)越大，說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種使用場合：

1.過液面控制

2.溫度測量

3.溫度補償

4.溫度限制

5.溫度保護

6.過熱保護

2.負溫度系數(shù)（NTC）電阻

NTC是NegaTIve Temperature Coefficent 的縮寫，意思是負的溫度系數(shù)，泛指負溫度系數(shù)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(shù)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，經共同沉淀或水熱法合成的納米粉體材料，后經球磨充分混合、等靜壓成型、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，因為在導電方式上完全類似鍺、硅等半導體材料。

它具有電阻值隨著溫度的變化而相應變化的特性。溫度低時，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)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(shù)-2%~-5%。外觀形狀一般有引線型、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(shù)K為負，即溫度升高，電阻值減小。

由上面的曲線可知，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是周圍溫度為T0 (K) 時的電阻值，B為常數(shù)。B常數(shù)隨溫度變化，反應了熱敏電阻的電阻值變化傾向，通常稱為材料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，來說明B常數(shù)。

從MF52A的手冊中可以看出，在25~50℃和25~85℃兩個不同的溫度范圍內，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，需要注意測溫范圍和B值的確定。

3.應用舉例

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

3.1 熱敏電阻用于防浪涌

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

當然，如果連續(xù)快速的多次上下電，NTC電阻也無法啟到防浪涌的目的。

3.2 熱敏電阻用于溫度監(jiān)測

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