怎样应用 NTC热敏电阻

来源:鞍山核心电子技术有限公司 作者:核心电子

  NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有 接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此,在实现小型化的同时,还具有电阻值、温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点,可进行高灵敏度、高精度的 检测。本公司提供各种形状、特性的小型、高可靠性产品,可满足广大客户的 应用需求。那么如何应用要从以下几方面去理解:

  一、基本信息

  NTC是英文Negative Temperature Coefficient的缩写。其含义为负温度系数。

  NTC热敏电阻器是一种以过渡金属氧化物为主要原材料,采用电子陶瓷工艺制成的热敏陶瓷组件。

  它的电阻值随温度的升高而降低。利用这一特性既可制成测温、温度补偿和控温组件,又可以制成功率型组件,抑制电路的浪涌电流(这是由于NTC热敏电阻器有一个额定的零功率电阻仁,当其串联在电源回路中时,就可以有效地抑制开机浪涌电流。

  并且在完成抑制浪涌电流作用以后,利用电流的持续作用,将NTC热敏电阻器的电阻值下降非常小的程度)

  二、主要参数 NTC热敏电阻器参数介绍

  【标称阻值

  标称阻值是NTC热敏电阻器设计的电阻值,常在热敏电阻器表面标出。标称阻值是指在基准温度为25℃时零功率阻值,因此又被称为电阻值R25。

  【额定功率

  额定功率是指热敏电阻器在环境温度25℃、相对温度为45%~80%及大气压力为0.87~1.07Pa的大气条件下,长期连续负荷所允许的耗散功率。

  【B值范围

  B值范围(K)是负温度系数热敏电阻器的热敏指数,反映了两个温度之间的电阻变化。它被定义为两个温度下零功率电阻值的自然对数之差与这个温度倒数之差的比值。B值可用下述公式计算,即

  式中,R1、R2分别是绝对温度T1、T2时的电阻值(Ω)。

  【零功率电阻值

  在规定温度下测量热敏电阻器的电阻值,当由于电阻器内部发热引起的电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计时测得的电阻值。

  【耗散系数δ(mW/℃)

  耗散系数是指热敏电阻器消耗的功率与环境温度变化之比,即

  式中,W是热敏电阻消耗的功率(mW);T是热平衡时的温度(℃);T0是周围环境温度(℃);I是在温度为T时通过热敏电阻器的电流(A);R是在温度为T时热敏电阻器的电阻值(Ω)。

  【时间常数τ(s)

  时间常数τ(s)指的是热敏电阻器在零功率状态下,当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突变时,热敏电阻器阻值变化63.2%所需的时间。

  【电阻温度系数

  电阻温度系数是指环境温度变化1℃时热敏电阻器电阻值的相对变化量。知道某一个型号热敏电阻器的电阻温度系数后,就可以估算出热敏电阻器在相应温度下的实际电阻值。

  三、如何检测

  应用热敏电阻器时,必须对它的几个比较重要的参数进行测试。

  一般来说,热敏电阻器对温度的敏感性高,所以不宜用表来测量它的阻值。这是因为万用表的工作电流比较大,流过热敏电阻器时会发热而使阻值改变。但用万用表也可简易判断热敏电阻器能否工作,具体热敏电阻器的检测方法如下:

  将万用表拨到欧姆挡(视标称电阻值确定挡位),用鳄鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻器的两个引脚,记下此时的阻值;然后用手捏住热敏电阻器,观察万用表示数,此时会看到显示的数据(指针会慢慢移动)随着温度的升高而改变,这表明电阻值在逐渐改变(负温度系数热敏电阻器阻值会变小,正温度系数热敏电阻器阻值会变大)。

  当阻值改变到一定数值时,显示数据会(指针)逐渐稳定。若环境温度接近体温,则采用这种方法就不灵。这时可用电烙铁或者开水杯靠近或紧贴热敏电阻器进行加热,同样会看到阻值改变。

  这样,则可证明这只温度系数热敏电阻器是好的。

  用万用表检测负温度系数热敏电阻器时,需要注意热敏电阻器上的标称阻值与万用表的读数不一定相等。这是由于标称阻值是用专用仪器在25℃的条件下测得的,

  而用万用表测量时有一定的电流通过热敏电阻器而产生热量,而且环境温度不一定正是25℃,所以不可避免地会产生误差。

  四、工作原理

  NTC负温度系数热敏电阻

  意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件,所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等 金属氧化物为主要材料, 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质,因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时,这些氧化物材料的 载流子(电子和孔穴)数目少,所以其电阻值较高;随着温度的升高,载流子数目增加,所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在 室温下的变化范围在10O~1000000 欧姆,温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电阻器可NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面.

  NTC负温度系数热敏电阻构成

  NTC(Negative Temperature Coefficient)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料.该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷,可制成具有负温度系数(NTC)的热敏电阻.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.现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻 材料.

  NTC热敏半导瓷大多是尖晶石结构或其他结构的氧化物陶瓷,具有负的温度系数,电阻值可近似表示为:

  式中RT、RT0分别为温度T、T0时的电阻值,Bn为材料常数.陶瓷晶粒本身由于温度变化而使电阻率发生变化,这是由半导体特性决定的.

  NTC负温度系数热敏最重要的性能是寿命

  长寿命NTC热敏电阻,是对NTC热敏电阻认识的提升,强调电阻寿命的重要性。NTC热敏电阻最重要的是寿命,在经得起各种高精度、高灵敏度、高可靠、超高温、高压力考验后,它仍很长时间稳定工作。  寿命是NTC热敏电阻的一个重要性能,与精度、灵敏度等其他参数存在辩证关系。一个NTC电阻产品,必须首先长寿命,才能保证其他性能的发挥;而其他性能的优秀,依赖到生产工艺达到一定技术水平,这让NTC的长寿命变成可能。   很多高科技电子产品,在超高温、超高压及其他恶劣条件下,需要热敏电阻发挥稳定的控温、测温功能,多数厂家一味追求NTC热敏电阻的精度、灵敏度、漂移值等常规性能的稳定发挥,忽视了电阻的寿命,导致因NTC无法长时间工作而影响电子产品的使用。如此一来,所有的精度、灵敏度、耐高温等等,都变得没有意义。

  NTC负温度系数热敏电阻历史

  NTC热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段.1834年,科学家首次发现了 硫化银有负温度系数的特性.1930年,科学家发现氧化亚铜-氧化铜也具有负温度系数的性能,并将之成功地运用在航空仪器的 温度补偿电路中.随后,由于晶体管技术的不断发展,热敏电阻器的研究取得重大进展.1960年研制出了NTC热敏电阻器.

  NTC负温度系数热敏电阻温度范围

  它的测量范围一般为-10~+300℃,也可做到-200~+10℃,甚至可用于+300~+1200℃环境中作测温用.

  负温度系数热敏电阻器温度计的精度可以达到0.1℃,感温时间可少至10s以下.它不仅适用于粮仓测温仪,同时也可应用于食品储存、医药卫生、科学种田、海洋、深井、高空、冰川等方面的温度测量.

功率型NTC热敏电阻

SCD大功率NTC热敏电阻

陶瓷体大功率NTC热敏电阻

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