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热敏电阻的定义

发布时间:2012-12-17

热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。
 
热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件.热敏电阻由半导体陶瓷材料组成,
利用的原理是温度引起电阻变化.若电子和空穴的浓度分别为n、p,迁移率分别为μn、μp,则半导体的电导为:
  σ=q(nμn+pμp)
因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数,所以电导是温度的函数,因此可由测量电导而推算出温度的高低,并能做出电阻-温度特性曲线.这就是半导体热敏电阻的工作原理.
热敏电阻包括正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻,以及临界温度热敏电阻(CTR)。 

热敏电阻
上图为热敏电阻

热敏电阻的主要特
点是: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。
 
热敏电阻工作原理及检测方式
热敏电阻可以说是热电阻的一种,所以说,原理都是温度引起电阻变化
但是现在热电阻一般都被工业化了,基本是指PT100,CU50等常用热电阻
他两的区别是:一般热电阻都是指金属热电阻(PT100)等,热敏电阻都是指半导体热电阻
由于半导体热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,而且电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择。所以称为热敏电阻。
 
但是热敏电阻阻值随温度变化的曲线呈非线性,而且每个相同型号的线性度也不一样,并且测温范围比较小。所以工业上一般用金属热电阻~也就是我们平常所说的热电阻。而热敏电阻一般用在电路板里,比如像你所说的可以类似于一个保险丝。由于其阻值随温度变化大,可以作为保护器使用。当然这只是一方面,它的用途也很多,如热电偶的冷端温度补偿就是靠热敏电阻来补偿。
 
另外,由于其阻值与温度的关系非线性严重。。。所以元件的一致性很差,并不能像热电阻一样有标准信号。
 
热敏电阻
上图为热敏电阻

热敏电阻特性
PTC热敏电阻组织结构和功能原理:陶瓷材料通常用作高电阻的优良尽缘体,而陶瓷PTC热敏电阻是以钛酸钡为基,掺杂其它的多晶陶瓷材料制造的,具有较低的电阻及半导特性.通过有目的的掺杂一种化学价较高的材料作为晶体的点阵元来达到的:在晶格中钡离子或钛酸盐离子的一部分被较高价的离子所替换,因而得到了一定数目产生导电性的自由电子.对于PTC热敏电阻效应,也就是电阻值阶跃增高的原因,在于材料组织是由很多小的微晶构成的,在晶粒的界面上,即所谓的晶粒边界(晶界)上形成势垒,阻碍电子越界进进到相邻区域中往,因此而产生高的电阻.这种效应在温度低时被抵消: 在晶界上高的介电常数和自发的极化强度在低温时阻碍了势垒的形成并使电子可以自由地活动.而这种效应在高温时,介电常数和极化强度大幅度地降低,导致势垒及电阻大幅度地增高,呈现出强烈的PTC效应。

PTC热敏电阻制造流程:将能够达到电气性能和热性能要求的混合物 (碳酸钡和二氧化钛以及其它的材料) 称量、混合再湿法研磨,脱水干燥后干压成型制成圆片形、长方形、圆环形、蜂窝状的毛坯。这些压制好的毛坯在较高的温度下(1400左右)烧结成陶瓷,然后上电极使其金属化,根据其电阻值分档检测.按照成品的结构形式钎焊封装或装配外壳,之后进行最后的全面检测 。
 
由于半导体热敏电阻有独特的性能,所以在应用方面它不仅可以作为测量元件(如测量温度、流量、液位等),还可以作为控制元件(如热敏开关、限流器)和电路补偿元件。热敏电阻广泛用于家用电器、电力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域,发展前景极其广阔。
 
各种热敏电阻器的工作条件一定要在其出厂参数允许范围之内。热敏电阻的主要参数有十余项:标称电阻值、使用环境温度(最高工作温度)、测量功率、额定功率、标称电压(最大工作电压)、工作电流、温度系数、材料常数、时间常数等。其中标称电阻值是在25℃零功率时的电阻值,实际上总有一定误差,应在±10%之内。普通热敏电阻的工作温度范围较大,可根据需要从-55℃到+315选择,值得注意的是,不同型号热敏电阻的最高工作温度差异很大,如MF11片状负温度系数热敏电阻器为+125,而MF53-1仅为+70,学生实验时应注意(一般不要超过50℃)。
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