熱敏電阻基礎(chǔ)知識(shí)詳解

熱敏電阻（Thermistor）是一種傳感器電阻，其電阻值隨著溫度的變化而變化，其體積隨溫度的變化比一般的固定電阻要大很多。組成熱敏電阻的材料一般是陶瓷或聚合物，在有限的溫度范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)較高的精度，通常是-90℃~130℃。和熱敏電阻類似的有使用純金屬（RTD）制作的電阻溫度計(jì)，適用于較大的溫度范圍。

假設(shè)溫度和電阻的變化為線性，熱敏電阻和溫度之間有關(guān)系式：

?R=K?T

其中，K稱為溫度系數(shù)，熱敏電阻根據(jù)溫度系數(shù)K分為兩類：

K為正值，電阻值隨著溫度的升高而增大，稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）；

K為負(fù)值，電阻值隨著溫度的升高而減小，稱為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）；

注意：對(duì)于熱敏電阻而言，K一般不是固定的值，溫度和電阻值之間呈現(xiàn)非線性。而RTD溫度和電阻值之間呈現(xiàn)線性。

由于實(shí)際條件下，?R，?T是非線性的，所有很少用溫度系數(shù)K來(lái)描述熱敏電阻的性能，而是使用電阻溫度系數(shù)來(lái)aT描述，定義如下：

這個(gè)公式反應(yīng)電阻隨溫度的變化率，電阻溫度系數(shù)越大，說(shuō)明熱敏電阻對(duì)溫度越敏感，能感知到熱量的變化越明顯。

根據(jù)上述原理，熱敏電阻主要有以下6種使用場(chǎng)合：

• 1.過(guò)液面控制

• 2.溫度測(cè)量

• 3.溫度補(bǔ)償

• 4.溫度限制

• 5.溫度保護(hù)

• 6.過(guò)熱保護(hù)

NTC是NegaTIve Temperature Coefficent 的縮寫，意思是負(fù)的溫度系數(shù)，泛指負(fù)溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。

它是以錳（Mn）、鈷（Co）、鎳（Ni）、鋁（Al）、鋅（Zn）等兩種或者兩種以上高純度金屬氧化物為主要材料， 經(jīng)共同沉淀或水熱法合成的納米粉體材料，后經(jīng)球磨充分混合、靜壓成型、高溫?zé)Y(jié)、半導(dǎo)體切片、劃片、玻封燒結(jié)或環(huán)氧包封等封結(jié)工藝制成的，接近理論密度結(jié)構(gòu)的，半導(dǎo)體電子陶瓷材料。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。

它具有電阻值隨著溫度的變化而相應(yīng)變化的特性。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。

NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在100~1500000歐姆，溫度系數(shù)-2%~-5%。外觀形狀一般有引線型、片狀型等，如下圖所示。

根據(jù)前面的介紹，NTC電阻的特性是溫度系數(shù)K為負(fù)，即溫度升高，電阻值減小。

由上面的曲線可知，如果知道NTC電阻的阻值，就能計(jì)算出當(dāng)前的溫度。計(jì)算方法如下

其中，T是溫度，單位為K，R0是周圍溫度為T0 (K) 時(shí)的電阻值，B為常數(shù)。B常數(shù)隨溫度變化，反應(yīng)了熱敏電阻的電阻值變化傾向，通常稱為材料B值。影響B(tài)值的因素有：

材料成分比例、燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛和結(jié)構(gòu)

下面以MF52A熱敏電阻為例，來(lái)說(shuō)明B常數(shù)，

從MF52A的手冊(cè)中可以看出，在25~50℃和25~85℃兩個(gè)不同的溫度范圍內(nèi)，NTC電阻的B值是不一樣的。這就提醒在使用熱敏電阻做溫度傳感器時(shí)，需要注意測(cè)溫范圍和B值的確定。

具有負(fù)溫度系數(shù)特征的熱敏電阻具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、成本低等特點(diǎn)，NTC熱敏電阻器可廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流等場(chǎng)合。

熱敏電阻用于防浪涌

熱敏電阻在開關(guān)電源輸入電路中應(yīng)用也比較多，主要是用來(lái)防止開機(jī)浪涌大電流對(duì)系統(tǒng)造成破壞。常溫時(shí)，熱敏電阻的阻值是KΩ級(jí)，電源接通后，流過(guò)熱敏電阻的電流產(chǎn)生熱量，溫度上升，阻值下降；電源穩(wěn)定時(shí)，熱敏電阻的阻值降為了幾Ω甚至更低，因此，不會(huì)消耗太多的能量。

當(dāng)然，如果連續(xù)快速的多次上下電，NTC電阻也無(wú)法啟到防浪涌的目的。

熱敏電阻用于溫度監(jiān)測(cè)

鋰離子電池的接口一般有三根線，分別為：正，負(fù)，NTC。在鋰電池內(nèi)部搭載的NTC熱敏電阻就是用來(lái)監(jiān)控電池正常使用過(guò)程中以及充電時(shí)的溫度。電池溫度上升時(shí)，NTC熱敏電阻溫度也會(huì)隨之上升，從而電阻值會(huì)下降，當(dāng)超過(guò)上限充電溫度時(shí)，充電控制IC將會(huì)停止充電。如果設(shè)備要進(jìn)行銷售到國(guó)外的安規(guī)認(rèn)證，有些文件中明確指出，鋰電子組必須帶有NTC溫度監(jiān)測(cè)才行。

熱敏電阻具有阻值和溫度之間呈相關(guān)性的特點(diǎn)，廣泛用于各種電子設(shè)備中。在使用熱敏電阻時(shí)，需要考慮是選擇PTC還是選擇NTC。由于溫度和阻值之前呈現(xiàn)非線性的特點(diǎn)，如果用在精確測(cè)溫時(shí)，往往需要考慮到它自身的B值，以及線性擬合的方法。