熱敏電阻的特點、特性及其工作原理

　　熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度係數不同分為正溫度係數熱敏電阻器（PTC）和負溫度係數熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度係數熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度係數熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬於半導體器件。

　　

　　熱敏電阻是熱電阻的一種，所以說，原理都是溫度引起電阻變化。 但是現在熱電阻一般都被工業化了，基本是指PT100，CU50等常用熱電阻 他兩的區別是：一般熱電阻都是指金屬熱電阻（PT100）等，熱敏電阻都是指半導體熱電阻 由於半導體熱電阻溫度係數要比金屬大10～100倍以上，能檢測出10-6℃的溫度變化，而且電阻值可在0.1～100kΩ間任意選擇。所以稱為熱敏電阻。

　　但是熱敏電阻阻值隨溫度變化的曲線呈非線性，而且每個相同型號的線性度也不一樣，並且測溫範圍比較小。所以工業上一般用金屬熱電阻~也就是我們平常所說的熱電阻。而熱敏電阻一般用在電路板裡，比如像通常所說的可以類似於一個保險絲。由於其阻值隨溫度變化大，可以作為保護器使用。當然這只是一方面，它的用途也很多，如熱電偶的冷端溫度補償就是靠熱敏電阻來補償。 另外，由於其阻值與溫度的關係非線性嚴重……所以元件的一致性很差，並不能像熱電阻一樣有標準信號 。

　　熱敏電阻的特點：

　　①靈敏度較高，其電阻溫度係數要比金屬大10～100倍以上，能檢測出10-6℃的溫度變化；

　　②工作溫度範圍寬，常溫器件適用於-55℃～315℃，高溫器件適用溫度高於315℃（目前最高可達到2000℃），低溫器件適用於-273℃～-55℃；

　　

　　③體積小，能夠測量其他溫度計無法測量的空隙、腔體及生物體內血管的溫度；

　　④使用方便，電阻值可在0.1～100kΩ間任意選擇；⑤易加工成複雜的形狀，可大批量生產；

　　⑥穩定性好、過載能力強

　　熱敏電阻的特性：

　　熱敏電阻，對熱敏感的半導體電阻。其阻值隨溫度變化的曲線呈非線性。

　　熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度係數不同分為正溫度係數熱敏電阻器（PTC）和負溫度係數熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度係數熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度係數熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬於半導體器件。

　　PPTC熱敏電阻（聚合物正溫度係數）是由填充炭黑顆粒的聚合物材料製成。這種材料具有一定導電能力，因而能夠通過額定的電流。如果通過熱敏電阻的電流過高，它的發熱功率大於散熱功率，此時熱敏電阻的溫度將開始不斷升高，同時熱敏電阻中的聚合物基體開始膨脹，這使炭黑顆粒分離，並導致電阻上升，從而非常有效地降低了電路中的電流。這時電路中仍有很小的電流通過，這個電流使熱敏電阻維持足夠溫度從而保持在高電阻狀態。當故障排除之後，PPTC熱敏電阻很快冷卻並將回復到原來的低電阻狀態，這樣又象一隻新的熱敏電阻一樣可以重新工作了。

　　

　　熱敏電阻的電阻－溫度特性可近似地用下式表示：R=R0exp{B（1/T-1/T0）}：R：溫度T（K）時的電阻值、Ro：溫度T0、（K）時的電阻值、B:B值、*T（K）=t（ºC）+273.15。

　　實際上，熱敏電阻的B值並非是恆定的，其變化大小因材料構成而異，最大甚至可達5K/°C。因此在較大的溫度範圍內應用式1時，將與實測值之間存在一定誤差。此處，若將式1中的B值用式2所示的作為溫度的函數計算時，則可降低與實測值之間的誤差，可認為近似相等。

　　BT=CT2+DT+E，上式中，C、D、E為常數。另外，因生產條件不同造成的B值的波動會引起常數E發生變化，但常數C、D不變。因此，在探討B值的波動量時，只需考慮常數E即可。常數C、D、E的計算，常數C、D、E可由4點的（溫度、電阻值）數據（T0，R0）。（T1，R1）。（T2，R2）and（T3，R3），通過式3∼6計算。首先由式樣3根據T0和T1，T2，T3的電阻值求出B1，B2，B3，然後代入以下各式樣。

　　電阻值計算例：試根據電阻－溫度特性表，求25°C時的電阻值為5（kΩ），B值偏差為50（K）的熱敏電阻在10°C～30°C的電阻值。步驟（1）根據電阻－溫度特性表，求常數C、D、E。To=25+273.15T1=10+273.15T2=20+273.15T3=30+273.15（2）代入BT=CT2+DT+E+50，求BT。（3）將數值代入R=5exp{（BT1/T-1/298.15）}，求R。*T:10+273.15～30+273.15。

　　熱敏電阻的工作原理：

　　熱敏電阻是一種傳感器電阻，熱敏電阻的電阻值，隨著溫度的變化而改變，與一般的固定電阻不同。金屬的電阻值隨植度的升高而增大，但半導體則相反，它的電阻值隨溫度的升高而急劇減小，並呈現非線性。在溫度變化相同時，熱敏電阻器的阻值變化約為鉛熱電阻的10倍，因此可以說，熱敏電阻器對溫度的變化特別敏感。半導體的這種溫度特性。是因為半導體的導電方式是載流子（電子、空穴）導電。由於半導體中載流子的數目遠比金屬中的自由電子少得多，所以它的電阻率很大。隨著溫度的升高，半導體中參加導電的載流子數目就會增多，故半導體導電率就增加，它的電阻率也就降低了。

　　

　　熱敏電阻器正是利用半導體的電阻值隨溫度顯著變化這一特性製成的熱敏元件。它是由某些金屬氧化物按不同的配方製成的。在一定的溫度範圍內，根據測量熱敏電阻阻值的變化，便可知被測介質的溫度變化。

　　將熱敏電阻安裝在電路中使用時，熱敏電阻在環境溫度相同時，動作時間隨著電流的增加而急劇縮短;熱敏電阻在環境溫度相對較高時具有更短的動作時間和較小的維持電流及動作電流。當電路正常工作時，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯在電路中不會阻礙電流通過;而當電路因故障而出現過電流時，熱敏電阻由於發熱功率增加導致溫度上升，當溫度超過開關溫度時，電阻瞬間會劇增，迴路中的電流迅速減小到安全值。

　　

　　熱敏電阻將長期處於不動作狀態；當環境溫度和電流處於c區時，熱敏電阻的散熱功率與發熱功率接近，因而可能動作也可能不動作。熱敏電阻在環境溫度相同時，動作時間隨著電流的增加而急劇縮短；熱敏電阻在環境溫度相對較高時具有更短的動作時間和較小的維持電流及動作電流

　　1、ptc效應是一種材料具有ptc（positivetemperaturecoefficient）效應，即正溫度係數效應，僅指此材料的電阻會隨溫度的升高而增加。如大多數金屬材料都具有ptc效應。在這些材料中，ptc效應表現為電阻隨溫度增加而線性增加，這就是通常所說的線性ptc效應。

　　2、非線性ptc效應 經過相變的材料會呈現出電阻沿狹窄溫度範圍內急劇增加幾個至十幾個數量級的現象，即非線性ptc效應，相當多種類型的導電聚合體會呈現出這種效應，如高分子ptc熱敏電阻。這些導電聚合體對於製造過電流保護裝置來說非常有用。

　　3、高分子ptc熱敏電阻用於過流保護 高分子ptc熱敏電阻又經常被人們稱為自恢復保險絲（下面簡稱為熱敏電阻），由於具有獨特的正溫度係數電阻特性，因而極為適合用作過流保護器件。熱敏電阻的使用方法象普通保險絲一樣，是串聯在電路中使用。

　　

　　當電路正常工作時，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯在電路中不會阻礙電流通過；而當電路因故障而出現過電流時，熱敏電阻由於發熱功率增加導致溫度上升，當溫度超過開關溫度（ts，見圖1）時，電阻瞬間會劇增，迴路中的電流迅速減小到安全值。為熱敏電阻對交流電路保護過程中電流的變化示意圖。熱敏電阻動作後，電路中電流有了大幅度的降低，圖中t為熱敏電阻的動作時間。由於高分子ptc熱敏電阻的可設計性好，可通過改變自身的開關溫度（ts）來調節其對溫度的敏感程度，因而可同時起到過溫保護和過流保護兩種作用，如kt16－1700dl規格熱敏電阻由於動作溫度很低，因而適用於鋰離子電池和鎳氫電池的過流及過溫保護。環境溫度對高分子ptc熱敏電阻的影響 高分子ptc熱敏電阻是一種直熱式、階躍型熱敏電阻，其電阻變化過程與自身的發熱和散熱情況有關，因而其維持電流（ihold）、動作電流（itrip）及動作時間受環境溫度影響。當環境溫度和電流處於a區時，熱敏電阻發熱功率大於散熱功率而會動作；當環境溫度和電流處於b區時發熱功率小於散熱功率，高分子ptc熱敏電阻由於電阻可恢復，因而可以重複多次使用。圖6為熱敏電阻動作後，恢復過程中電阻隨時間變化的示意圖。電阻一般在十幾秒到幾十秒中即可恢復到初始值1.6倍左右的水平，此時熱敏電阻的維持電流已經恢復到額定值，可以再次使用了。面積和厚度較小的熱敏電阻恢復相對較快；而面積和厚度較大的熱敏電阻恢復相對較。

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