NTC熱敏電阻工作原理

　　NTC熱敏電阻的工作原理、種類、符號表示、型號表示、引線介紹、專業術語詳解。

　　選型要求

　　如何在實際應用中確定需要的NTC熱敏電阻類型、應用環境、精度、靈敏度、穩定性、線性范圍。

　　實際應用

　　NTC熱敏電阻在紅酒瓶塞讀溫度、智能馬桶、冷卻液溫度傳感器的應用。

　　技術操作

　　如何進行簡單的NTC熱敏電阻阻值測試及可靠性測試

　　NTC負溫度系數熱敏電阻工作原理

　　NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫，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、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料， 采用陶瓷工藝制造而成的。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。溫度低時，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10O~1000000歐姆，溫度系數-2%~-6.5%。NTC熱敏電阻器可NTC熱敏電阻器廣泛用于測溫、控溫、溫度補償等方面.

　　NTC負溫度系數熱敏電阻構成

　　NTC(Negative Temperature Coefficient)是指隨溫度上升電阻呈指數關系減小、具有負溫度系數的熱敏電阻現象和材料.該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進行充分混合、成型、燒結等工藝而成的半導體陶瓷，可制成具有負溫度系數(NTC)的熱敏電阻.其電阻率和材料常數隨材料成分比例、燒結氣氛、燒結溫度和結構狀態不同而變化.現在還出現了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系NTC熱敏電阻材料.

　　NTC熱敏半導瓷大多是尖晶石結構或其他結構的氧化物陶瓷，具有負的溫度系數，電阻值可近似表示為：

　　式中RT、RT0分別為溫度T、T0時的電阻值，Bn為材料常數.陶瓷晶粒本身由于溫度變化而使電阻率發生變化，這是由半導體特性決定的.

　　NTC負溫度系數熱敏最重要的性能是壽命

　　長壽命NTC熱敏電阻，是對NTC熱敏電阻認識的提升，強調電阻壽命的重要性。NTC熱敏電阻最重要的是壽命，在經得起各種高精度、高靈敏度、高可靠、超高溫、高壓力考驗后，它仍很長時間穩定工作。

　　壽命是NTC熱敏電阻的一個重要性能，與精度、靈敏度等其他參數存在辯證關系。一個NTC電阻產品，必須首先長壽命，才能保證其他性能的發揮;而其他性能的優秀，依賴到生產工藝達到一定技術水平，這讓NTC的長壽命變成可能。

　　很多高科技電子產品，在超高溫、超高壓及其他惡劣條件下，需要熱敏電阻發揮穩定的控溫、測溫功能，多數廠家一味追求NTC熱敏電阻的精度、靈敏度、漂移值等常規性能的穩定發揮，忽視了電阻的壽命，導致因NTC無法長時間工作而影響電子產品的使用。如此一來，所有的精度、靈敏度、耐高溫等等，都變得沒有意義。

　　NTC負溫度系數熱敏電阻歷史

　　NTC熱敏電阻器的發展經歷了漫長的階段.1834年，科學家首次發現了硫化銀有負溫度系數的特性.1930年，科學家發現氧化亞銅-氧化銅也具有負溫度系數的性能，并將之成功地運用在航空儀器的溫度補償電路中.隨后，由于晶體管技術的不斷發展，熱敏電阻器的研究取得重大進展.1960年研制出了NTC熱敏電阻器.

　　NTC負溫度系數熱敏電阻溫度范圍

　　它的測量范圍一般為-10～+300℃，也可做到-200～+10℃，甚至可用于+300～+1200℃環境中作測溫用.

　　負溫度系數熱敏電阻器溫度計的精度可以達到0.1℃，感溫時間可少至10s以下.它不僅適用于糧倉測溫儀，同時也可應用于食品儲存、醫藥衛生、科學種田、海洋、深井、高空、冰川等方面的溫度測量.

　　說明

　　《NTC熱敏電阻寶典》是行業內第一本專業的電子書籍，其內容包含NTC熱敏電阻所涉及到的各種知識，是從業人員必不可少的工具書。具體內容如下：

　　專業術語

　　NTC負溫度系數熱敏電阻專業術語

　　零功率電阻值 RT(Ω)

　　RT指在規定溫度 T 時，采用引起電阻值變化相對于總的測量誤差來說可以忽略不計的測量功率測得的電阻值。

　　電阻值和溫度變化的關系式為：

　　RT = RN expB(1/T – 1/TN)

　　RT ： 在溫度 T ( K )時的 NTC 熱敏電阻阻值。

　　RN ： 在額定溫度 TN ( K )時的 NTC 熱敏電阻阻值。

　　T ： 規定溫度( K )。

　　B ： NTC 熱敏電阻的材料常數，又叫熱敏指數。

　　exp： 以自然數e 為底的指數( e = 2.71828 …)。

　　該關系式是經驗公式，只在額定溫度 TN 或額定電阻阻值 RN 的有限范圍內才具有一定的精確度，因為材料常數B 本身也是溫度 T 的函數。

　　額定零功率電阻值 R25 (Ω)

　　根據國標規定，額定零功率電阻值是 NTC 熱敏電阻在基準溫度 25 ℃ 時測得的電阻值 R25，這個電阻值就是NTC 熱敏電阻的標稱電阻值。通常所說 NTC 熱敏電阻多少阻值，亦指該值。

　　材料常數(熱敏指數) B 值( K )

　　B 值被定義為：

　　B=T1*T2/(T2-T1)ln(RT1/RT2)

　　RT1 ： 溫度 T1 ( K )時的零功率電阻值。

　　RT2 ： 溫度 T2 ( K )時的零功率電阻值。

　　T1、T2 ：兩個被指定的溫度( K )。

　　對于常用的 NTC 熱敏電阻， B 值范圍一般在 2000K ～ 6000K 之間。

　　零功率電阻溫度系數(αT )

　　在規定溫度下， NTC 熱敏電阻零動功率電阻值的相對變化與引起該變化的溫度變化值之比值。

　　αT ： 溫度 T ( K )時的零功率電阻溫度系數。

　　RT ： 溫度 T ( K )時的零功率電阻值。

　　T ： 溫度( T )。

　　B ： 材料常數。

　　耗散系數(δ)

　　在規定環境溫度下， NTC 熱敏電阻耗散系數是電阻中耗散的功率變化與電阻體相應的溫度變化之比值。

　　δ： NTC 熱敏電阻耗散系數，( mW/ K )。

　　△ P ： NTC 熱敏電阻消耗的功率( mW )。

　　△ T ： NTC 熱敏電阻消耗功率△ P 時，電阻體相應的溫度變化( K )。

　　熱時間常數(τ)

　　在零功率條件下， 當溫度突變時， 熱敏電阻的溫度變化了始未兩個溫度差的 63.2% 時所需的時間，熱時間常數與 NTC 熱敏電阻的熱容量成正比，與其耗散系數成反比。

　　τ：熱時間常數( S )。

　　C： NTC 熱敏電阻的熱容量。

　　δ： NTC 熱敏電阻的耗散系數。

　　額定功率Pn

　　在規定的技術條件下，熱敏電阻器長期連續工作所允許消耗的功率。在此功率下，電阻體自身溫度不超過其最高工作溫度。

　　最高工作溫度Tmax

　　在規定的技術條件下，熱敏電阻器能長期連續工作所允許的最高溫度。即:

　　T0-環境溫度。

　　測量功率Pm

　　熱敏電阻在規定的環境溫度下，阻體受測量電流加熱引起的阻值變化相對于總的測量誤差來說可以忽略不計時所消耗的功率。

　　一般要求阻值變化大于0.1%，則這時的測量功率Pm為：

　　電阻溫度特性

　　NTC熱敏電阻的溫度特性可用下式近似表示：

　　式中：

　　RT：溫度T時零功率電阻值。

　　A：與熱敏電阻器材料物理特性及幾何尺寸有關的系數。

　　B：B值。

　　T：溫度(k)。

　　更精確的表達式為：

　　式中：

　　RT：熱敏電阻器在溫度T時的零功率電阻值。

　　T：為絕對溫度值，K;

　　A、B、C、D：為特定的常數。

　　NTC負溫度系數熱敏電阻R-T特性

　　B 值相同， 阻值不同的 R-T 特性曲線示意圖

　　相同阻值，不同B值的NTC熱敏電阻R-T特性曲線示意圖

　　溫度測量、控制用NTC熱敏電阻器

　　外形結構

　　環氧封裝系列NTC熱敏電阻

　　玻璃封裝系列NTC熱敏電阻

　　應用電路原理圖

　　溫度測量(惠斯登電橋電路)

　　溫度控制

　　應用設計

　　電子溫度計、電子萬年歷、電子鐘溫度顯示、電子禮品;

　　冷暖設備、加熱恒溫電器;

　　汽車電子溫度測控電路;

　　溫度傳感器、溫度儀表;

　　醫療電子設備、電子盥洗設備;

　　手機電池及充電電器。