具有負溫度係數NTC熱敏電阻概述

打開APP

具有負溫度係數NTC熱敏電阻概述

佚名 發表於 2010-11-29 16:22:34

NTC熱敏電阻是指具有負溫度係數的熱敏電阻。是使用單一高純度材料、具有 接近理論密度結構的高性能陶瓷。因此，在實現小型化的同時，還具有電阻值、 溫度特性波動小、對各種溫度變化響應快的特點，可進行高靈敏度、高精度的 檢測。本公司提供各種形狀、特性的小型、高可靠性產品，可滿足廣大客戶的 應用需求。

NTC負溫度係數熱敏電阻工作原理

NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫,意思是負的溫度係數,泛指負溫度係數很大的半導體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負溫度係數熱敏電阻器。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，採用陶瓷工藝製造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導體性質，因為在導電方式上完全類似鍺、矽等半導體材料。溫度低時，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化範圍在10O~1000000歐姆，溫度係數-2%~-6.5%。NTC熱敏電阻器可廣泛應用於溫度測量、溫度補償、抑制浪湧電流等場合。

RN ：在額定溫度 TN （ K ）時的 NTC 熱敏電阻阻值。
T ：規定溫度（ K ）。
B ： NTC 熱敏電阻的材料常數，又叫熱敏指數。
exp ：以自然數 e 為底的指數（ e = 2.71828 …）。

RT2 ：溫度 T2 （ K ）時的零功率電阻值。
T1， T2 ：兩個被指定的溫度（ K ）。

RT ：溫度 T （ K ）時的零功率電阻值。
T ：溫度（ T ）。
B ：材料常數。

△ P ： NTC 熱敏電阻消耗的功率（ mW ）。
△ T ： NTC 熱敏電阻消耗功率△ P 時，電阻體相應的溫度變化（ K ）。

C： NTC 熱敏電阻的熱容量。
δ： NTC 熱敏電阻的耗散係數。

一般要求阻值變化大於0.1%，則這時的測量功率Pm為： 

RT：溫度T時零功率電阻值。
A：與熱敏電阻器材料物理特性及幾何尺寸有關的係數。　
B：B值。
T：溫度（k）。
更精確的表達式為：

　　　T：為絕對溫度值，K；
　　　A、B、C、D：為特定的常數。

---

熱敏電阻的基本特性

電阻－溫度特性

(式1) R=Ro exp {B(I/T-I/To)}

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

但實際上，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。

(式2) 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

To=25+273.15   T1=10+273.15   T2=20+273.15   T3=30+273.15

*T : 10+273.15～30+273.15

•  電阻－溫度特性圖如圖1所示

電阻溫度係數

這裡α前的負號(－)，表示當溫度上升時零負載電阻降低。

散熱係數 (JIS-C2570)

在熱平衡狀態下，熱敏電阻的溫度T1、環境溫度T2及消耗功率P之間關係如下式所示。

產品目錄記載值為下列測定條件下的典型值。

(1)	25°C靜止空氣中。
(2)	軸向引腳、經向引腳型在出廠狀態下測定。

額定功率(JIS-C2570)

產品目錄記載值是以25°C為額定環境溫度、由下式計算出的值。

(式) 額定功率=散熱係數×（最高使用溫度－25）

最大運行功率

這是使用熱敏電阻進行溫度檢測或溫度補償時，自身發熱產生的溫度上升容許值所對應功率。(JIS中未定義。)容許溫度上升t°C時，最大運行功率可由下式計算。

應環境溫度變化的熱響應時間常數(JIS-C2570)

熱敏電阻的環境溫度從T1變為T2時，經過時間t與熱敏電阻的溫度T之間存在以下關係。

T=	(T1-T2)exp(-t/τ)+T2......(3.1)
	(T2-T1){1-exp(-t/τ)}+T1.....(3.2)

常數τ稱熱響應時間常數。

上式中，若令t=τ時，則(T-T1)/(T2-T1)=0.632。

換言之，如上面的定義所述，熱敏電阻產生初始溫度差63.2%的溫度變化所需的時間即為熱響應時間常數。

經過時間與熱敏電阻溫度變化率的關係如下表所示。

產品目錄記錄值為下列測定條件下的典型值。

(1)	靜止空氣中環境溫度從50°C至25°C變化時，熱敏電阻的溫度變化至34.2°C所需時間。
(2)	軸向引腳、徑向引腳型在出廠狀態下測定。

---

 

   
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

 

---

外形結構

環氧封裝系列NTC熱敏電阻

玻璃封裝系列NTC熱敏電阻

應用電路原理圖

溫度測量（惠斯登電橋電路）

溫度控制

應用設計

• 電子溫度計、電子萬年曆、電子鐘溫度顯示、電子禮品；
• 冷暖設備、加熱恆溫電器；
• 汽車電子溫度測控電路；
• 溫度傳感器、溫度儀表；
• 醫療電子設備、電子盥洗設備；
• 手機電池及充電電器。

R25允許偏差（%）
B值(25/50 ℃)/（K）
時間常數 ≤30S
耗散係數 ≥6mW/ ℃
測量功率 ≤0.1mW
額定功率 ≤0.5W
使用溫度範圍 -55 ℃ ~+125 ℃

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴