NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻工作原理

NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫，意思是負(fù)的溫度系數(shù)，泛指負(fù)溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)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(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時(shí)，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100~1000000歐姆，溫度系數(shù)-2%~-6.5%。NTC熱敏電阻器可廣泛用于測溫、控溫、溫度補(bǔ)償?shù)确矫妗?

NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻構(gòu)成

NTC（Negative Temperature Coefficient）是指隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)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(jìn)行充分混合、成型、燒結(jié)等工藝而成的半導(dǎo)體陶瓷，可制成具有負(fù)溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻．其電阻率和材料常數(shù)隨材料成分比例、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同而變化．現(xiàn)在還出現(xiàn)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(dǎo)瓷大多是尖晶石結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)的氧化物陶瓷，具有負(fù)的溫度系數(shù)，電阻值可近似表示為：

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

NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏最重要的性能是壽命

長壽命NTC熱敏電阻，是對(duì)NTC熱敏電阻認(rèn)識(shí)的提升，強(qiáng)調(diào)電阻壽命的重要性。NTC熱敏電阻最重要的是壽命，在經(jīng)得起各種高精度、高靈敏度、高可靠、超高溫、高壓力考驗(yàn)后，它仍很長時(shí)間穩(wěn)定工作。

壽命是NTC熱敏電阻的一個(gè)重要性能，與精度、靈敏度等其他參數(shù)存在辯證關(guān)系。一個(gè)NTC電阻產(chǎn)品，必須首先長壽命，才能保證其他性能的發(fā)揮；而其他性能的優(yōu)秀，依賴到生產(chǎn)工藝達(dá)到一定技術(shù)水平，這讓NTC的長壽命變成可能。

很多高科技電子產(chǎn)品，在超高溫、超高壓及其他惡劣條件下，需要熱敏電阻發(fā)揮穩(wěn)定的控溫、測溫功能，多數(shù)廠家一味追求NTC熱敏電阻的精度、靈敏度、漂移值等常規(guī)性能的穩(wěn)定發(fā)揮，忽視了電阻的壽命，導(dǎo)致因NTC無法長時(shí)間工作而影響電子產(chǎn)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(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻歷史

NTC熱敏電阻器的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的階段．1834年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了硫化銀有負(fù)溫度系數(shù)的特性．1930年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)氧化亞銅-氧化銅也具有負(fù)溫度系數(shù)的性能，并將之成功地運(yùn)用在航空儀器的溫度補(bǔ)償電路中．隨后，由于晶體管技術(shù)的不斷發(fā)展，熱敏電阻器的研究取得重大進(jìn)展．1960年研制出了NTC熱敏電阻器。

NTC負(fù)溫度系數(shù)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(huán)境中作測溫用．

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器溫度計(jì)的精度可以達(dá)到0.1℃，感溫時(shí)間可少至10s以下．它不僅適用于糧倉測溫儀，同時(shí)也可應(yīng)用于食品儲(chǔ)存、醫(yī)藥衛(wèi)生、科學(xué)種田、海洋、深井、高空、冰川等方面的溫度測量。

NTC溫度傳感器是一種熱敏電阻、探頭，其原理為：電阻值隨著溫度上升而迅速下降。其通常由2或3種金屬氧化物組成, 混合在類似流體的粘土中，并在高溫爐內(nèi)鍛燒成致密的燒結(jié)陶瓷。實(shí)際尺寸十分靈活，它們可小至0.010英寸或很小的直徑。最大尺寸幾乎沒有限制，但通常適用半英寸以下。 

NTC溫度傳感器定義:

NTC熱敏電阻、探頭組(合)件.一種用熱敏電阻外殼，延長引線，有時(shí)還用了一個(gè)接頭組合而成的成品熱敏電阻組(合)件。

結(jié)構(gòu)

一般由NTC熱敏電阻、探頭(金屬殼或塑膠殼等,延長引線,及金屬端子或連端器組成

原理

利用NTC熱敏電阻在一定的測量功率下，電阻值隨著溫度上升而迅速下降。利用這一特性, 可將NTC熱敏電阻通過測量其電阻值來確定相應(yīng)的溫度，從而達(dá)到檢測和控制溫度的目的。

應(yīng)用

● 空調(diào),冰箱,冷柜,熱水器,飲水機(jī),暖風(fēng)機(jī),洗碗機(jī),消毒柜,洗衣機(jī),烘干機(jī)等家電設(shè)備上.

● 汽車空調(diào),水溫傳感器,進(jìn)氣溫度傳感器,發(fā)動(dòng)機(jī)

● 開關(guān)電源,UPS不間斷電源,變頻器,電鍋爐等

● 智能馬桶,電熱毯等

特點(diǎn):

● 靈敏度高,響應(yīng)速度快

● 阻值和B值精度高,一致性互換性好

● 采用雙層包封工藝,具有良好的絕緣密封性和抗機(jī)械碰撞,抗彎折能力

● 結(jié)構(gòu)簡單靈活,可根據(jù)客戶不同設(shè)稈要求定制.

產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)的表示方法

常規(guī)產(chǎn)品電性能參數(shù)

Part No.	R25℃ (KΩ)	B(K) 25/50℃	Rated Power @25℃(mW）	Dissipation Factor(δ) (mW/℃)	Thermal time Constant (S)
TS502□3274A	5.0	3274	10-20	2-4	5-20
TS502□3435B	5.0	3435	10-20	2-4	5-20
TS502□3470A	5.0	3470	10-20	2-4	5-20
TS502□3950A	5.0	3950	10-20	2-4	5-20
TS103□3274A	10.0	3274	10-20	2-4	5-20
TS103□3435B	10.0	3435	10-20	2-4	5-20
TS103□3470A	10.0	3470	10-20	2-4	5-20
TS103□3950A	10.0	3950	10-20	2-4	5-20
TS103□4100A	10.0	4100	10-20	2-4	5-20
TS153□3950A	15.0	3950	10-20	2-4	5-20
TS153□4100A	15.0	4100	10-20	2-4	5-20
TS203□3950A	20.0	3950	10-20	2-4	5-20
TS203□4100A	20.0	4100	10-20	2-4	5-20
TS223□4200A	22.0	4200	10-20	2-4	5-20
TS403□3928A	40.0	3928	10-20	2-4	5-20
TS503□3950A	50.0	3950	10-20	2-4	5-20
TS503□4100A	50.0	4100	10-20	2-4	5-20
TS104□3950A	100.0	3950	10-20	2-4	5-20
TS104□4100A	100.0	4100	10-20	2-4	5-20
TS104□4400A	100.0	4400	10-20	2-4	5-20

◆可根據(jù)客戶要求定做特殊規(guī)格。

ntc溫度傳感器的性能介紹

ntc溫度傳感器通常由2或3種金屬氧化物組成, 混合在類似流體的粘土中, 并在高溫爐內(nèi)鍛燒成致密的燒結(jié)陶瓷。氧連結(jié)金屬往往會(huì)提供自由電子。陶瓷通常是極好的絕緣體。但只有在理論上，當(dāng)溫度接近絕對(duì)零度時(shí)，熱敏電阻型陶瓷才是這種情況。但是，當(dāng)溫度增加至較常見的范圍時(shí)，熱激發(fā)會(huì)拋出越來越多的自由電子。隨著許多電子載流通過陶瓷，有效阻值則降低。電阻隨溫度的變化極為靈敏。典型變化為每攝氏度減少(-)7[%]至3[%]。這時(shí)適合寬溫度范圍內(nèi)使用的任何傳感器來說是最靈敏的。

額定室溫電阻取決于基本材料的電阻率，大小和幾何形狀，以及電極的接觸面積。厚而窄的熱敏電阻具有相對(duì)高的電阻，而形狀是薄而寬的則具有較低電阻。實(shí)際尺寸也十分靈活，它們可小至.010英寸或很小的直徑。最大尺寸幾乎沒有限制，但通常適用半英寸以下。

ntc熱敏電阻工作原理

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器是以錳、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(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時(shí)，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100~1000000歐姆，溫度系數(shù)-2[%]~-6.5[%]。

ntc溫度傳感器術(shù)語解釋

探頭組(合)件一種用熱敏電阻外殼，延長引線，有時(shí)還用了一個(gè)接頭組合而成的成品熱敏電阻組(合)件。

R0：熱敏電阻在規(guī)定溫度時(shí)零功率下的電阻

R-T曲線熱敏電阻和溫度表或曲線圖

徑向曲線：電子元件的引線，它以一直線從中央引至邊緣引離出元件本體。引線彼此平行地繼續(xù)向外引。

比率，0至50：將熱敏電阻在0°C時(shí)的電阻除以其50°C時(shí)的電阻所得的數(shù)(比率)，它可用斜率表示并有利于進(jìn)行比較。

電阻：電氣設(shè)備的特性，它阻撓電流流動(dòng)。

電阻偏差：和指定的標(biāo)稱電阻溫度曲線相比，由于斜率改變而帶來的額外容差。加在25°C容差上，為此提供了一個(gè)圖表(見封底的折疊插頁)

電阻率：當(dāng)減小到標(biāo)準(zhǔn)單位形狀時(shí)材料體電阻的性質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)形狀被取作1立方厘米，測量單位是歐姆-厘米。它有利于在已知電阻率及其尺寸情況下預(yù)測熱敏電阻的實(shí)際電阻。

響應(yīng)時(shí)間：熱敏電阻指示溫度步進(jìn)變化到規(guī)定數(shù)量范圍所需的時(shí)間

自熱：由于熱敏電阻內(nèi)的功率耗散而使自身溫度上升。

斜率：在規(guī)定溫度范圍時(shí)電阻溫度曲線的陡度。通常被指定為每°C歐姆變化或每°C：[%](值)變化(也被稱作為α)。

熱敏電阻：(熱變電阻)一種溫度敏感的陶瓷電阻器。

時(shí)間常數(shù)：(T.C.)熱敏電阻指示溫度步進(jìn)變化到63[%]時(shí)所需的時(shí)間。

瓦特?cái)?shù)：電氣元件消耗或耗散功率的計(jì)量單位

零功率電阻值 RT（Ω）

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

電阻值和溫度變化的關(guān)系式為：

RT = RN expB(1/T – 1/TN)

RT ： 在溫度 T （ K ）時(shí)的 NTC 熱敏電阻阻值。

RN ： 在額定溫度 TN （ K ）時(shí)的 NTC 熱敏電阻阻值。

T ： 規(guī)定溫度（ K ）。

B ： NTC 熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。

exp： 以自然數(shù)e 為底的指數(shù)（ e = 2.71828 …）。

該關(guān)系式是經(jīng)驗(yàn)公式，只在額定溫度 TN 或額定電阻阻值 RN 的有限范圍內(nèi)才具有一定的精確度，因?yàn)椴牧铣?shù)B 本身也是溫度 T 的函數(shù)。

額定零功率電阻值 R25 （Ω）

根據(jù)國標(biāo)規(guī)定，額定零功率電阻值是 NTC 熱敏電阻在基準(zhǔn)溫度 25 ℃ 時(shí)測得的電阻值 R25，這個(gè)電阻值就是NTC 熱敏電阻的標(biāo)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(shù)（熱敏指數(shù)） B 值（ K ）

B 值被定義為：

B=T1*T2/(T2-T1)ln(RT1/RT2)

RT1 ： 溫度 T1 （ K ）時(shí)的零功率電阻值。

RT2 ： 溫度 T2 （ K ）時(shí)的零功率電阻值。

T1、T2 ：兩個(gè)被指定的溫度（ K ）。

對(duì)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(shù)（αT ）

在規(guī)定溫度下， NTC 熱敏電阻零動(dòng)功率電阻值的相對(duì)變化與引起該變化的溫度變化值之比值。

αT ： 溫度 T （ K ）時(shí)的零功率電阻溫度系數(shù)。

RT ： 溫度 T （ K ）時(shí)的零功率電阻值。

T ： 溫度（ T ）。

B ： 材料常數(shù)。

耗散系數(shù)（δ）

在規(guī)定環(huán)境溫度下， NTC 熱敏電阻耗散系數(shù)是電阻中耗散的功率變化與電阻體相應(yīng)的溫度變化之比值。

δ： NTC 熱敏電阻耗散系數(shù)，（ 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(shí)，電阻體相應(yīng)的溫度變化（ K ）。

熱時(shí)間常數(shù)(τ)

在零功率條件下， 當(dāng)溫度突變時(shí)， 熱敏電阻的溫度變化了始未兩個(gè)溫度差的 63.2% 時(shí)所需的時(shí)間，熱時(shí)間常數(shù)與 NTC 熱敏電阻的熱容量成正比，與其耗散系數(shù)成反比。

τ：熱時(shí)間常數(shù)（ S ）。

C： NTC 熱敏電阻的熱容量。

δ： NTC 熱敏電阻的耗散系數(shù)。

額定功率Pn

在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻器長期連續(xù)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(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻器能長期連續(xù)工作所允許的最高溫度。即:

T0-環(huán)境溫度。

測量功率Pm

熱敏電阻在規(guī)定的環(huán)境溫度下，阻體受測量電流加熱引起的阻值變化相對(duì)于總的測量誤差來說可以忽略不計(jì)時(shí)所消耗的功率。

一般要求阻值變化大于0.1%，則這時(shí)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(shí)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(guān)的系數(shù)。

B：B值。

T：溫度（k）。

更精確的表達(dá)式為：

式中：

RT：熱敏電阻器在溫度T時(shí)的零功率電阻值。

T：為絕對(duì)溫度值，K；

A、B、C、D：為特定的常數(shù)。

NTC負(fù)溫度系數(shù)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

ntc溫度傳感器的應(yīng)用

醫(yī)療應(yīng)用：一般需在數(shù)字式溫度計(jì)、培養(yǎng)(恒溫)箱、皮膚傳感器、導(dǎo)尿管、透析設(shè)備和呼吸器里使用ntc溫度傳感器來監(jiān)測溫度、血流或氣流。

家電應(yīng)用：一般使用以各種包裝的玻璃封裝薄片來監(jiān)測和控制烘箱、微波爐、洗衣機(jī)和烘干機(jī)、洗碗機(jī)和小家電-烤面包機(jī)、拌和器、干發(fā)器、卷發(fā)鉗、淋浴器、空調(diào)器、爐子、冰箱、制冷機(jī)的溫度和監(jiān)控可充電鎳鉻電池和NiMH電池上的溫度，對(duì)無繩電動(dòng)工具和器具、可攜式攝像機(jī)、手提式CD播放機(jī)/收音機(jī)進(jìn)行充電控制。

汽車應(yīng)用一般使用圓片、玻璃封裝薄片或Uni-Curve?產(chǎn)品用于溫度監(jiān)測和控制氣流及浸沒應(yīng)用。這些設(shè)備通常被用作進(jìn)氣傳感器、電池、發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)溫度傳感器、空調(diào)和內(nèi)/外環(huán)境溫度傳感器，以及油和煤氣液位傳感器。

辦公自動(dòng)化/數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用一般使用ntc溫度傳感器來進(jìn)行捆扎機(jī)、高架投影機(jī)、彩色打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、中央處理機(jī)(主機(jī))、電源的溫度監(jiān)測和控制，以及膝上型計(jì)算機(jī)、個(gè)人管理器和其它電池供電的便攜式設(shè)備所用可充電NiCad和NiMH電池的充電控制。

電信應(yīng)用一般使用ntc溫度傳感器來進(jìn)行溫度補(bǔ)償或使用玻璃封裝薄片來進(jìn)行溫度監(jiān)測和控制。典型應(yīng)用包括開關(guān)設(shè)備，以及無繩電話、收音機(jī)、呼機(jī)上的可充電NiCad和NiMH電池，用于充電控制。

軍事/航空航天的應(yīng)用要求使用精密薄片或玻璃珠組合件來監(jiān)測飛機(jī)、衛(wèi)星、地面雷達(dá)、載人軌道飛行器和深空探空火箭的溫度。