热敏电阻是一种传感器电阻,其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻(PTC thermistor,即 Positive Temperature Coefficient thermistor)和负温度系数热敏电阻(NTC thermistor,即 Negative Temperature Coefficient thermistor)。
主要特点
①灵敏度较高,其电阻温度系数要比金属大10~100倍以上,能检测出10-6℃的温度变化;
②工作温度范围宽,常温器件适用于-55℃~315℃,高温器件适用温度高于315℃(目前最高可达到2000℃),低温器件适用于-273℃~-55℃;
③体积小,能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度;
④使用方便,电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择;
⑤易加工成复杂的形状,可大批量生产;
⑥稳定性好、过载能力强。
大多数金属材料都具有PTC效应。在这些材料中,PTC效应表现为电阻随温度增加而线性增加,这就是通常所说的线性PTC效应。非线性PTC效应指经过相变的材料会呈现出电阻沿狭窄温度范围内急剧增加几个至十几个数量级的现象,相当多种类型的导电聚合体会呈现出这种效应,如高分子PTC热敏电阻又经常被人们称为自恢复保险丝,常用于过流保护,使用方法和与普通保险丝一样串联在电路中
常见的NTC热敏电阻是以锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的过渡金属氧化物为主要原材料,进行充分混合、成型、烧结等电子陶瓷工艺工艺而成的半导体陶瓷,其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。也有以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。
临界温度热敏电阻(CTR,即 Critical Temperature Resistor)具有负电阻突变特性,在某一温度下,电阻值随温度的增加激剧减小,具有很大的负温度系数。构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体,是半玻璃状的半导体,也称CTR为玻璃态热敏电阻。骤变温度随添加锗、钨、钼等的氧化物而变。这是由于不同杂质的掺入,使氧化钒的晶格间隔不同造成的。若在适当的还原气氛中五氧化二钒变成二氧化钒,则电阻急变温度变大;若进一步还原为三氧化二钒,则急变消失。产生电阻急变的温度对应于半玻璃半导体物性急变的位置,因此产生半导体-金属相移。CTR能够作为控温报警等应用。
技术参数
①标称阻值Rc:一般指环境温度为25℃时热敏电阻器的实际电阻值。②实际阻值RT:在一定的温度条件下所测得的电阻值。
③材料常数B值:它是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数,也是热灵敏度指标,B值越大,表示热敏电阻器的灵敏度越高。应注意的是,在实际工作时,B值并非一个常数,而是随温度的升高略有增加。
④电阻温度系数αT:它表示温度变化1℃时的阻值变化率,单位为%/℃。
⑤时间常数τ:热敏电阻器是有热惯性的,时间常数,就是一个描述热敏电阻器热惯性的参数。它的定义为,在无功耗的状态下,当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突然改变时,热敏电阻体的温度变化了两个特定温度之差的63.2%所需的时间。τ越小,表明热敏电阻器的热惯性越小。
⑥额定功率PM:在规定的技术条件下,热敏电阻器长期连续负载所允许的耗散功率。在实际使用时不得超过额定功率。若热敏电阻器工作的环境温度超过 25℃,则必须相应降低其负载。
⑦额定工作电流IM:热敏电阻器在工作状态下规定的名义电流值。
⑧测量功率Pc:在规定的环境温度下,热敏电阻体受测试电流加热而引起的阻值变化不超过0.1%时所消耗的电功率。
⑨最大电压:对于NTC热敏电阻器,是指在规定的环境温度下,不使热敏电阻器引起热失控所允许连续施加的最大直流电压;对于PTC热敏电阻器,是指在规定的环境温度和静止空气中,允许连续施加到热敏电阻器上并保证热敏电阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流电压。⑩最高工作温度Tmax:在规定的技术条件下,热敏电阻器长期连续工作所允许的最高温度。
⑾开关温度tb:PTC热敏电阻器的电阻值开始发生跃增时的温度。
⑿耗散系数H:温度增加1℃时,热敏电阻器所耗散的功率,单位为mW/℃。