一、什么是熱敏電阻
熱敏電阻器是(shi)敏感元(yuan)件的(de)(de)一類,按照溫(wen)(wen)度(du)系(xi)數(shu)(shu)不同(tong)分為正溫(wen)(wen)度(du)系(xi)數(shu)(shu)熱(re)敏電(dian)阻(zu)器(PTC)和(he)負溫(wen)(wen)度(du)系(xi)數(shu)(shu)熱(re)敏電(dian)阻(zu)器(NTC)。熱(re)敏電(dian)阻(zu)器的(de)(de)典型特點是(shi)對溫(wen)(wen)度(du)敏感,不同(tong)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)下表現出不同(tong)的(de)(de)電(dian)阻(zu)值。正溫(wen)(wen)度(du)系(xi)數(shu)(shu)熱(re)敏電(dian)阻(zu)器(PTC)在(zai)溫(wen)(wen)度(du)越(yue)高時電(dian)阻(zu)值越(yue)大,負溫(wen)(wen)度(du)系(xi)數(shu)(shu)熱(re)敏電(dian)阻(zu)器(NTC)在(zai)溫(wen)(wen)度(du)越(yue)高時電(dian)阻(zu)值越(yue)低,它們同(tong)屬于半導體器件。
二、熱敏電阻的工作原理
熱(re)敏電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)是一種(zhong)傳感器電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu),熱(re)敏電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)的(de)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)值,隨著(zhu)溫(wen)度(du)的(de)變化(hua)而改變,與一般的(de)固定電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)不同(tong)。金(jin)屬的(de)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)值隨植(zhi)度(du)的(de)升高而增大(da),但半導(dao)體(ti)(ti)(ti)則相(xiang)反,它(ta)的(de)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)值隨溫(wen)度(du)的(de)升高而急劇(ju)減小(xiao),并(bing)呈現非線性。在(zai)溫(wen)度(du)變化(hua)相(xiang)同(tong)時,熱(re)敏電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器的(de)阻(zu)(zu)(zu)(zu)值變化(hua)約(yue)為(wei)鉛熱(re)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)的(de)10倍(bei),因(yin)此可以說,熱(re)敏電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)器對溫(wen)度(du)的(de)變化(hua)特別(bie)敏感。半導(dao)體(ti)(ti)(ti)的(de)這種(zhong)溫(wen)度(du)特性.是因(yin)為(wei)半導(dao)體(ti)(ti)(ti)的(de)導(dao)電(dian)方式是載(zai)流子(zi)(zi)(電(dian)子(zi)(zi)、空穴)導(dao)電(dian)。由(you)于半導(dao)體(ti)(ti)(ti)中載(zai)流子(zi)(zi)的(de)數目(mu)遠比金(jin)屬中的(de)自由(you)電(dian)子(zi)(zi)少得多,所以它(ta)的(de)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)率(lv)(lv)很大(da)。隨著(zhu)溫(wen)度(du)的(de)升高,半導(dao)體(ti)(ti)(ti)中參加(jia)導(dao)電(dian)的(de)載(zai)流子(zi)(zi)數目(mu)就(jiu)會增多,故半導(dao)體(ti)(ti)(ti)導(dao)電(dian)率(lv)(lv)就(jiu)增加(jia),它(ta)的(de)電(dian)阻(zu)(zu)(zu)(zu)率(lv)(lv)也就(jiu)降(jiang)低(di)了。
熱(re)敏電阻器(qi)正是利用半導體的(de)電阻值隨溫(wen)度顯著變化(hua)這一特性制成的(de)熱(re)敏元件。它是由某(mou)些金屬(shu)氧化(hua)物按不同的(de)配方(fang)制成的(de)。在一定的(de)溫(wen)度范圍(wei)內,根據(ju)測量熱(re)敏電阻阻值的(de)變化(hua),便(bian)可知被(bei)測介質的(de)溫(wen)度變化(hua)。
將熱(re)(re)敏(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)安裝在(zai)電(dian)(dian)(dian)路(lu)中使用時,熱(re)(re)敏(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)在(zai)環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)度(du)相(xiang)同時,動作時間(jian)隨著電(dian)(dian)(dian)流的增(zeng)加而急劇(ju)縮短(duan);熱(re)(re)敏(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)在(zai)環(huan)(huan)境溫(wen)(wen)度(du)相(xiang)對較(jiao)高時具有更短(duan)的動作時間(jian)和(he)較(jiao)小的維(wei)持電(dian)(dian)(dian)流及動作電(dian)(dian)(dian)流。當電(dian)(dian)(dian)路(lu)正常工作時,熱(re)(re)敏(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)溫(wen)(wen)度(du)與室(shi)溫(wen)(wen)相(xiang)近、電(dian)(dian)(dian)阻(zu)很小,串聯在(zai)電(dian)(dian)(dian)路(lu)中不會(hui)阻(zu)礙電(dian)(dian)(dian)流通過;而當電(dian)(dian)(dian)路(lu)因故障而出現過電(dian)(dian)(dian)流時,熱(re)(re)敏(min)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)由(you)于發(fa)熱(re)(re)功率(lv)增(zeng)加導致溫(wen)(wen)度(du)上升,當溫(wen)(wen)度(du)超過開關溫(wen)(wen)度(du)時,電(dian)(dian)(dian)阻(zu)瞬(shun)間(jian)會(hui)劇(ju)增(zeng),回(hui)路(lu)中的電(dian)(dian)(dian)流迅(xun)速減小到(dao)安全(quan)值。
三、熱敏電阻的作用
1、測溫。作(zuo)為測量溫度的熱敏電阻(zu)傳感器一般結構較簡單,價格較低廉;
2、溫度補償(chang)。熱(re)敏(min)電阻傳感器可在一定的溫度范(fan)圍內對某些元(yuan)器件濕度進行補償(chang);
3、過熱保護。當溫(wen)度(du)大于突(tu)(tu)變點(dian)時,電路中的電流可(ke)以(yi)內十(shi)分之(zhi)幾(ji)毫安(an)突(tu)(tu)變為(wei)幾(ji)十(shi)毫安(an),因(yin)此繼(ji)電器動(dong)作,從而實(shi)現過熱保護;
4、液面測量。
四、熱敏電阻型號
熱敏電阻分別有三種型號:
1、PTC是指(zhi)在某一(yi)溫度(du)下(xia)電(dian)阻(zu)急劇增加(jia)、具有(you)正溫度(du)系數的熱敏電(dian)阻(zu)現象或材料。
2、NTC是指隨溫(wen)度上升電阻呈指數(shu)關系(xi)減小、具有負溫(wen)度系(xi)數(shu)的熱敏電阻現(xian)象和材料。
3、CTR(臨(lin)界溫度(du)熱(re)敏電阻(zu))具有負(fu)電阻(zu)突變特(te)性。
五、熱敏電阻參數
1、標稱阻(zu)值(zhi)Rc:一般指環境溫度為25℃時熱敏(min)電(dian)阻(zu)器(qi)的(de)實際(ji)電(dian)阻(zu)值(zhi)。
2、實(shi)際阻值RT:在一定的溫(wen)度(du)條(tiao)件下所測得的電阻值。
3、材料(liao)常(chang)數:它(ta)是(shi)一個描述熱敏(min)電阻材料(liao)物(wu)理特(te)性(xing)的參數,也是(shi)熱靈敏(min)度指標,B值越(yue)(yue)大,表示熱敏(min)電阻器的靈敏(min)度越(yue)(yue)高(gao)。應注意(yi)的是(shi),在實際(ji)工作時,B值并非一個常(chang)數,而(er)是(shi)隨(sui)溫(wen)度的升(sheng)高(gao)略有增加。
4、電阻溫(wen)度(du)系(xi)數αT:它表示(shi)溫(wen)度(du)變化(hua)1℃時的阻值(zhi)變化(hua)率,單(dan)位(wei)為%/℃。
5、時(shi)(shi)間(jian)常數(shu)τ:熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)器是(shi)(shi)有(you)熱(re)慣性的(de),時(shi)(shi)間(jian)常數(shu),就是(shi)(shi)一個(ge)描(miao)述熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)器熱(re)慣性的(de)參數(shu)。它的(de)定(ding)義(yi)為,在(zai)無(wu)功耗的(de)狀態(tai)下,當環境溫度由一個(ge)特定(ding)溫度向(xiang)另一個(ge)特定(ding)溫度突然(ran)改變(bian)時(shi)(shi),熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)體(ti)的(de)溫度變(bian)化了兩個(ge)特定(ding)溫度之差(cha)的(de)63.2%所需(xu)的(de)時(shi)(shi)間(jian)。τ越小,表明熱(re)敏(min)電(dian)阻(zu)器的(de)熱(re)慣性越小。
6、額定功率PM:在規定的技(ji)術條件下(xia),熱(re)敏(min)(min)電(dian)阻器(qi)長期連續負(fu)載所允(yun)許的耗散功率。在實際使用時不得超過(guo)額定功率。若(ruo)熱(re)敏(min)(min)電(dian)阻器(qi)工作的環境溫度(du)超過(guo)25℃,則必須相應降(jiang)低其負(fu)載。
7、額(e)定(ding)工(gong)作電(dian)流(liu)(liu)IM:熱敏(min)電(dian)阻(zu)器在工(gong)作狀態下規(gui)定(ding)的名義電(dian)流(liu)(liu)值。
8、測(ce)量(liang)功率Pc:在規定的環境溫度下(xia),熱敏電(dian)阻(zu)體(ti)受測(ce)試(shi)電(dian)流加熱而引起的阻(zu)值變化不超(chao)過(guo)0.1%時所消(xiao)耗的電(dian)功率。
9、最(zui)大電(dian)(dian)壓(ya):對于NTC熱敏電(dian)(dian)阻(zu)器(qi),是指在規定的(de)(de)環境溫度(du)下,不使熱敏電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)引起熱失(shi)控(kong)所(suo)允(yun)許(xu)連(lian)(lian)續施(shi)(shi)加的(de)(de)最(zui)大直流電(dian)(dian)壓(ya);對于PTC熱敏電(dian)(dian)阻(zu)器(qi),是指在規定的(de)(de)環境溫度(du)和(he)靜止空氣中(zhong),允(yun)許(xu)連(lian)(lian)續施(shi)(shi)加到熱敏電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)上并保證熱敏電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)正常工作在PTC特性部分的(de)(de)最(zui)大直流電(dian)(dian)壓(ya)。
10、最(zui)高工(gong)作(zuo)溫度Tmax:在規定的技(ji)術條件(jian)下,熱敏電阻器(qi)長期連續(xu)工(gong)作(zuo)所允許的最(zui)高溫度。
11、開關溫(wen)度tb:PTC熱敏電阻器的電阻值開始發生躍增時的溫(wen)度。
12、耗散系數H:溫度增加1℃時,熱敏電阻器所(suo)耗散(san)的功(gong)率,單(dan)位為mW/℃。