負(fù)溫度系數(shù)

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(lèi)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(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(lài)到生產(chǎn)工藝達(dá)到一定技術(shù)水平，這讓NTC的長(zhǎng)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(cè)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(wú)法長(zhǎng)時(shí)間工作而影響電子產(chǎn)品的使用。如此一來(lái)，所有的精度、靈敏度、耐高溫等等，都變得沒(méi)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(cāng)測(cè)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(cè)量。

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻說(shuō)明

《NTC熱敏電阻寶典》是行業(yè)內(nèi)第一本專(zhuān)業(yè)的電子書(shū)籍，其內(nèi)容包含NTC熱敏電阻所涉及到的各種知識(shí)，是從業(yè)人員必不可少的工具書(shū)。具體內(nèi)容如下：

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻簡(jiǎn)介

NTC熱敏電阻的工作原理、種類(lèi)、符號(hào)表示、型號(hào)表示、引線介紹、專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)詳解。

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻選型要求

如何在實(shí)際應(yīng)用中確定需要的NTC熱敏電阻類(lèi)型、應(yīng)用環(huán)境、精度、靈敏度、穩(wěn)定性、線性范圍。

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻實(shí)際應(yīng)用

NTC熱敏電阻在紅酒瓶塞讀溫度、智能馬桶、冷卻液溫度傳感器的應(yīng)用。

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻技術(shù)操作

如何進(jìn)行簡(jiǎn)單的NTC熱敏電阻阻值測(cè)試及可靠性測(cè)試

《負(fù)溫度系數(shù)低溫電阻溫度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范(JJF 1170-2007)》由中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社出版。

NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻專(zhuān)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(chēng)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：

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(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(cè)量、控制用NTC熱敏電阻器

外形結(jié)構(gòu)

環(huán)氧封裝系列NTC熱敏電阻

玻璃封裝系列NTC熱敏電阻

應(yīng)用電路原理圖

溫度測(cè)量（惠斯登電橋電路）

溫度控制

應(yīng)用設(shè)計(jì)

電子溫度計(jì)、電子萬(wàn)年歷、電子鐘溫度顯示、電子禮品；

冷暖設(shè)備、加熱恒溫電器；

汽車(chē)電子溫度測(cè)控電路；

溫度傳感器、溫度儀表；

醫(yī)療電子設(shè)備、電子盥洗設(shè)備；

手機(jī)電池及充電電器。