正溫度系數(shù)熱敏電阻設(shè)計(jì)原理

熱敏電阻是開(kāi)發(fā)早、種類(lèi)多、發(fā)展較成熟的敏感元器件。熱敏電阻由半導(dǎo)體陶瓷材料組成，利用的原理是溫度引起電阻變化。溫度低于Tc時(shí)，晶界處的負(fù)電荷被極化電荷部分抵消，使得勢(shì)壘高度大幅降低，晶界呈低阻狀態(tài);高于Tc時(shí)，自發(fā)極化消失，晶界處的負(fù)電荷無(wú)法得到極化電荷勢(shì)壘處于高位，晶界呈高阻狀態(tài)。材料整體電阻急劇升高。

若電子和空穴的濃度分別為n、p，遷移率分別為μn、μp，則半導(dǎo)體的電導(dǎo)為:

σ=q(nμn+pμp)。

因?yàn)閚、p、μn、μp都是依賴(lài)溫度T的函數(shù)，所以電導(dǎo)是溫度的函數(shù)，因此可由測(cè)量電導(dǎo)而推算出溫度的高低，并能做出電阻-溫度特性曲線，這就是半導(dǎo)體熱敏電阻的工作原理。

熱敏電阻包括正溫度系數(shù)(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻，以及臨界溫度熱敏電阻(CTR)。

不同反應(yīng)的PTC熱敏電阻還可以串聯(lián)在一起，實(shí)行不同點(diǎn)的溫度保護(hù)，這樣可以使得在如:手機(jī)電池，電子、電器等零件在不同溫度階段起到最經(jīng)濟(jì)最優(yōu)良的保護(hù)。

1、靈敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10~100倍以上，能檢測(cè)出10-6℃的溫度變化; 2、工作溫度范圍寬，常溫器件適用于- 55℃~315℃，高溫器件適用溫度高于315℃(目前最高可達(dá)到2000℃)，低溫器件適用于-273℃~55℃;

3、體積小，能夠測(cè)量其他溫度計(jì)無(wú)法測(cè)量的空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度;

4、使用方便，電阻值可在0.1~100kΩ間任意選擇;

5、易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn);

6、穩(wěn)定性好、過(guò)載能力強(qiáng).

如圖所示，PTC熱敏電阻是典型具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻，超過(guò)一定的溫度(居里溫度)時(shí)，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。

其缺點(diǎn)是:功率極不穩(wěn)定，功率衰退輻度極大，極易導(dǎo)致半年或幾個(gè)月功率發(fā)生大幅度衰降而出現(xiàn)水不熱的現(xiàn)象.

應(yīng)用于電池，安防，醫(yī)療、科研、工業(yè)電機(jī)馬達(dá)、航天航空等電子電氣溫度控制相關(guān)的領(lǐng)域。

首選普通用途負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器，因它隨溫度變化一般比正溫度系數(shù)熱敏電阻器易觀察，電阻值連續(xù)下降明顯。若選正溫度系數(shù)熱敏電阻器，實(shí)驗(yàn)溫度應(yīng)在該元件居里點(diǎn)溫度附近。

例MF11普通負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)名稱(chēng) 參數(shù)值 MF11熱敏電阻符號(hào)外形圖

標(biāo)稱(chēng)阻值(kΩ) 10~15 片狀外形 符號(hào)

額定功率 (W) 0.25

材料常數(shù)B范圍(k) 1980~3630

溫度系數(shù)(10-2/℃) -(2.23~4.09)

耗散系數(shù)(mW/℃) ≥5

時(shí)間常數(shù)(s) ≤30

最高工作溫度(℃) 125