NTC熱敏電阻是指具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。是使用單一高純度材料、具有
接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷。因此，在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)，還具有電阻值、 溫度特性波動(dòng)小、對(duì)各種溫度變化響應(yīng)快的特點(diǎn)，可進(jìn)行高靈敏度、高精度的
檢測(cè)。本公司提供各種形狀、特性的小型、高可靠性產(chǎn)品，可滿足廣大客戶的 應(yīng)用需求。
NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻工作原理
NTC是Negative
Temperature Coefficient
的縮寫(xiě),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熱敏電阻器可廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流等場(chǎng)合。
NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻專業(yè)術(shù)語(yǔ)
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(cè)量誤差來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)的測(cè)量功率測(cè)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(guó)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(cè)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(shuō)
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：
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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的最高溫度。即:
T0-環(huán)境溫度。
測(cè)量功率Pm
熱敏電阻在規(guī)定的環(huán)境溫度下， 阻體受測(cè)量電流加熱引起的阻值變化相對(duì)于總的測(cè)量誤差來(lái)說(shuō)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(cè)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)熱敏電阻的基本特性電阻－溫度特性
熱敏電阻的電阻－溫度特性可近似地用式1表示。
(式1) R=Ro exp
{B(I/T-I/To)}
|
R
|
: 溫度T(K)時(shí)的電阻值
|
|
Ro
|
: 溫度T0(K)時(shí)的電阻值
|
|
B
|
: B 值
|
|
*T(K)= t(oC)+273.15
|
但實(shí)際上，熱敏電阻的B值并非是恒定的，其變化大小因材料構(gòu)成而異，最大甚至可達(dá)5K/°C。因此在較大的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用式1時(shí)，將與實(shí)測(cè)值之間存在一定誤差。
此處，若將式1中的B值用式2所示的作為溫度的函數(shù)計(jì)算時(shí)，則可降低與實(shí)測(cè)值之間的誤差，可認(rèn)為近似相等。
(式2)
BT=CT2+DT+E
上式中，C、D、E為常數(shù)。
另外，因生產(chǎn)條件不同造成的B值的波動(dòng)會(huì)引起常數(shù)E發(fā)生變化，但常數(shù)C、D
不變。因此，在探討B(tài)值的波動(dòng)量時(shí)，只需考慮常數(shù)E即可。
? 常數(shù)C、D、E的計(jì)算
常數(shù)C、D、E可由4點(diǎn)的(溫度、電阻值)數(shù)據(jù) (T0, R0).
(T1, R1). (T2, R2) and
(T3,
R3)，通過(guò)式3～6計(jì)算。
首先由式樣3根據(jù)T0和T1,T2,T3的電阻值求出B1,B2,B3,然后代入以下各式樣。
? 電阻值計(jì)算例
試根據(jù)電阻－溫度特性表，求25°C時(shí)的電阻值為5(kΩ)，B值偏差為50(K)的熱敏電阻在10°C～30°C的電阻值。
? 步 驟
(1) 根據(jù)電阻－溫度特性表，求常數(shù)C、D、E。
To=25+273.15 T1=10+273.15 T2=20+273.15 T3=30+273.15
(2) 代入BT=CT2+DT+E+50，求BT。
(3) 將數(shù)值代入R=5exp {(BTI/T-I/298.15)}，求R。
*T :
10+273.15～30+273.15
散熱系數(shù) (JIS-C2570)
散熱系數(shù)(δ)是指在熱平衡狀態(tài)下，熱敏電阻元件通過(guò)自身發(fā)熱使其溫度上升1°C時(shí)所需的功率。
產(chǎn)品目錄記載值為下列測(cè)定條件下的典型值。
|
(1)
|
25°C靜止空氣中。
|
|
(2)
|
軸向引腳、經(jīng)向引腳型在出廠狀態(tài)下測(cè)定。
|
額定功率(JIS-C2570)
在額定環(huán)境溫度下，可連續(xù)負(fù)載運(yùn)行的功率最大值。
產(chǎn)品目錄記載值是以25°C為額定環(huán)境溫度、由下式計(jì)算出的值。
(式)
額定功率=散熱系數(shù)×（最高使用溫度－25）
最大運(yùn)行功率
最大運(yùn)行功率=t×散熱系數(shù) …
(3.3)
這是使用熱敏電阻進(jìn)行溫度檢測(cè)或溫度補(bǔ)償時(shí)，自身發(fā)熱產(chǎn)生的溫度上升容許值所對(duì)應(yīng)功率。(JIS中未定義。)容許溫度上升t°C時(shí)，最大運(yùn)行功率可由下式計(jì)算。
適應(yīng)環(huán)境溫度變化的熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)(JIS-C2570)
指在零負(fù)載狀態(tài)下，當(dāng)熱敏電阻的環(huán)境溫度發(fā)生急劇變化時(shí)，熱敏電阻元件產(chǎn)生最初溫度與最終溫度兩者溫度差的63.2%的溫度變化所需的時(shí)間。
熱敏電阻的環(huán)境溫度從T1變?yōu)門2時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t與熱敏電阻的溫度T之間存在以下關(guān)系。
|
T=
|
(T1-T2)exp(-t/τ)+T2......(3.1)
|
|
|
(T2-T1){1-exp(-t/τ)}+T1.....(3.2)
|
常數(shù)τ稱熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)。
上式中，若令t=τ時(shí)，則(T-T1)/(T2-T1)=0.632。
換言之，如上面的定義所述，熱敏電阻產(chǎn)生初始溫度差63.2%的溫度變化所需的時(shí)間即為熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)。
產(chǎn)品目錄記錄值為下列測(cè)定條件下的典型值。
|
(1)
|
靜止空氣中環(huán)境溫度從50°C至25°C變化時(shí)，熱敏電阻的溫度變化至34.2°C所需時(shí)間。
|
|
(2)
|
軸向引腳、徑向引腳型在出廠狀態(tài)下測(cè)定。
|
另外應(yīng)注意，散熱系數(shù)、熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)隨環(huán)境溫度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
