热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大,负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低,它们同属于半导体器件。

1.NTC热敏电阻是什么

负温度系数热敏电阻又称NTC热敏电阻,是一类电阻值随温度增大而减小的一种传感器电阻。广泛用于各种电子元件中,如温度传感器、可复式保险丝及自动调节的加热器等。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。

 

1.NTC热敏电阻是什么

(图片来源于网络)

 

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。

 

2.NTC热敏电阻工作原理

一、工作原理:

NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写,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100~1000000欧姆,温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。

 

二、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。

 

3.NTC热敏电阻作用和用途

作用和用途:

NTC热敏电阻由于灵敏度高、可靠性高及价格低廉,而被广泛应用于家电、汽车、工业生产设备的温度传感与控制。根据其用途的不同可分为:功率型NTC热敏电阻,补偿型NTC热敏电阻和测温型NTC热敏电阻。


(1)抑制浪涌电流(功率型):

开关电源、电机、变压器与照明电源等在接通瞬时,有很大的浪涌电流,这一冲击电流可能损坏元件(如MOS管)或将保险丝烧毁。将NTC热敏电阻与负载串联,可以有效的抑制这种电流。在电源接通前,热敏电阻器有较大的冷态电阻,可以抑制电流。在足够大的电流负荷下,因自热使电阻值下降到原来的1/(10~50),它消耗的功率因此而下降。使用NTC热敏电阻的产品不能频繁开关机,产品关断时,NTC热敏电阻必须要从高温低阻状态完全恢复到常温高阻状态才能达到与上一次同等的浪涌抑制效果


(2)温度补偿:

大部分的石英振荡器都有较强的温度依赖性,为了获得良好的温度特性,通常都使用恒温槽使石英振荡器的环境温度保持一定。但这样就使得设备庞大,成本较高。现在多采用石英振荡器电路内设置温度补偿电路,可以在相对广的温度范围内获得良好的温度特性。这种备有温度补偿电路的石英振荡器称为TCXO,作为温度补偿元件大多是片式NTC热敏电阻器。


(3)温度测量:

NTC热敏电阻在一定的测量功率下,电阻值随着温度上升而迅速下降。利用这一特性, 可将NTC热敏电阻通过测量其电阻值来确定相应的温度,从而达到检测和控制温度的目的。