熱敏電阻器特性參數(shù)

熱敏電阻器的主要特性參數(shù)有電阻－溫度特性、電壓-電流特性和熱時間常數(shù)。

①　電阻-溫度特性：特性曲線。金屬熱敏電阻器的電阻-溫度關(guān)系可表示為

Rt=R0(1 αt)　(1)

式中Rt為溫度t攝氏度時的電阻值,R0為溫度0攝氏度時的電阻值，α 為工作溫度區(qū)間的平均溫度系數(shù)。普通負溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻溫度關(guān)系可表示為

RT=AeB/T　 (2)

式中 RT為溫度T(K)時的電阻值，A為與熱敏電阻器材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù),B為材料的特性常數(shù)。根據(jù)溫度系數(shù)的定義，（見圖2）。

于是，α和B的關(guān)系是 （見圖3）

臨界熱敏電阻器以及鈦酸鋇系正溫度系數(shù)熱敏電阻器的電阻溫度關(guān)系不易用數(shù)學(xué)式表達，一般用特性曲線或某溫度下的電阻溫度系數(shù)值來表示。

②　電壓-電流特性：在規(guī)定溫度和靜止空氣中,熱敏電阻器達到熱平衡時兩端的電壓與其中流過的穩(wěn)態(tài)電流之間的關(guān)系，通常呈非線性。

③　熱時間常數(shù)：當(dāng)環(huán)境溫度從溫度T1突變到溫度T2，熱敏電阻體的溫度變化到等于(T2-T1)的63.2%時所需的時間。

是對溫度靈敏度高，熱惰性小，壽命長，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，以及可制成各種不同的外形結(jié)構(gòu)。因此，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這種元件已獲得了廣泛的應(yīng)用，如溫度測量、溫度控制、溫度補償、液面測定、氣壓測定、火災(zāi)報警、氣象探空、開關(guān)電路、過荷保護、脈動電壓抑制、時間延遲、穩(wěn)定振幅、自動增益調(diào)整、微波和激光功率測量等等。

隨著近代軍事技術(shù)、特別是空間技術(shù)的發(fā)展，對熱敏電阻器除了要求高可靠、長壽命、超高溫和超低溫外，還需要靈敏度更高、不需致冷、性能優(yōu)良的測輻射功率的熱敏器件。

熱敏電阻器種類繁多，一般按阻值溫度系數(shù)可分為負電阻溫度系數(shù)（以下簡稱負溫系數(shù)）和正電阻溫度系數(shù)（以下簡稱正溫系數(shù)）熱敏電阻器；

按其阻值隨溫度變化的大小可分為：緩變和突變型；

按其受熱方式可分為：直熱式和旁熱式；

按其工作溫度范圍可分為：常溫、高溫和超低溫?zé)崦綦娮杵鳎?

按其結(jié)構(gòu)分類有：棒狀、圓片、方片、墊圈狀、球狀、線管狀、薄膜以及厚膜等熱敏電阻器。

電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件。在工作溫度范圍內(nèi),電阻值隨溫度上升而增加的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器；電阻值隨溫度上升而減小的是負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器。圖1中為四種常見的熱敏電阻器的電阻－溫度特性曲線。曲線 1是金屬熱敏電阻器。它的電阻值隨溫度上升而線性增加,電阻溫度系數(shù)為 0.004K-1左右。曲線2是普通負溫度系數(shù)熱敏電阻器。它的電阻值隨溫度上升而呈指數(shù)減小，室溫下的電阻溫度系數(shù)為-0.02K-1～-0.06K-1。曲線3是臨界熱敏電阻器(CTR)。它的電阻值在某一特定溫度附近隨溫度上升而急劇減小，變化量達到2～4個數(shù)量級。曲線4A和4B是鈦酸鋇系正溫度系數(shù)熱敏電阻器。前者為緩變型，室溫下的電阻溫度系數(shù)在 0.03～ 0.08K-1之間；后者為開關(guān)型，在某一較小溫度區(qū)間，電阻值急增幾個數(shù)量級，電阻溫度系數(shù)可達 0.10～ 0.60K-1。

1871年西門子公司首先用純鉑制成測溫用鉑熱敏電阻器，之后又出現(xiàn)純銅和純鎳熱敏電阻器。這類純金屬熱敏電阻器有極好的重復(fù)性和穩(wěn)定性。早在1834年以前，M.法拉第就發(fā)現(xiàn)硫化銀等半導(dǎo)體材料具有很大的負電阻溫度系數(shù)。但直到20世紀30年代，才使用硫化銀、二氧化鈾等材料制成有實用價值的熱敏電阻器。1940年美國J.A.貝克等人發(fā)現(xiàn)某些過渡金屬氧化物經(jīng)混合燒結(jié)后，成為具有很大負溫度系數(shù)的半導(dǎo)體，而且性能相當(dāng)穩(wěn)定。1946年后生產(chǎn)的普通負溫度系數(shù)熱敏電阻器，絕大多數(shù)是用這種合成氧化物半導(dǎo)體制成的。1954年P(guān).W.哈依曼等人發(fā)現(xiàn)添加微量稀土元素的鈦酸鋇陶瓷具有較理想的正電阻溫度系數(shù),以后在此基礎(chǔ)上制成了熱敏電阻器,并發(fā)展成系列品種，應(yīng)用范圍日益擴大。

熱敏電阻器用途十分廣泛。主要的應(yīng)用方面有:

①利用電阻-溫度特性來測量溫度、控制溫度和元件、器件、電路的溫度補償；

②利用非線性特性完成穩(wěn)壓、限幅、開關(guān)、過流保護作用；

③利用不同媒質(zhì)中熱耗散特性的差異測量流量、流速、液面、熱導(dǎo)、真空度等；

④利用熱慣性作為時間延遲器。