热敏电阻 - 工作原理、符号、类型和作用

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如果您正在寻找具有成本效益和准确性的温度传感器，您的首选可能是热敏电阻。它是一种电阻，其电阻随温度的变化而变化。本文介绍热敏电阻的工作原理，符号，类型和作用。

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如果您正在寻找具有成本效益和准确性的温度传感器，您的首选可能是热敏电阻。它是一种电阻，其电阻随温度的变化而变化。本文介绍热敏电阻工作原理，类型和应用。

开始吧！
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什么是热敏电阻？

从单词Thermally控制电阻，热敏电阻是一种温度控制的电阻器。这种固态温控装置所提供的电阻取决于环境温度。所有电阻都有温度依赖性，这是由它们的温度系数决定的。对于大多数电阻器(固定电阻和可变电阻)，这个温度系数保持得很低，这样温度的变化对电阻的影响不大。另一方面，热敏电阻的温度系数相当高，因此其电阻随温度的变化而变化。
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/ S! a8 ~6 {/ V+ ~由于在热敏电阻中，物理变化（其温度变化）倾向于改变其电特性（如电阻），因此它也可称为换能器。

热敏电阻主要由敏感的半导体基金属氧化物制成，金属化或烧结的连接引线在陶瓷盘或珠上。
: \, w3 K8 H/ b* a& _7 `) O
& j4 u4 P( c0 k! |$ i因此，我们可以将热敏电阻定义为：

4 z( L9 h# D" ~& u一种两个终端固态热敏感传感器，其电阻值随环境温度的变化而发生显著变化。
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一些实用的热敏电阻如图所示：

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实用热敏电阻图

+ w; O: j8 P: [: x0 s9 y热敏电阻有哪些类型？

如已经讨论的，电阻器的温度依赖性由其温度系数限定。据此，基于温度系数的类型将热敏电阻分为两类。
2 H5 o8 J4 k; S温度系数有两种类型，即负温度系数和正温度系数。用于每种类型的热敏电阻的陶瓷半导体材料不同，因为温度系数取决于所使用的材料。

我们来简单讨论一下！
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NTC热敏电阻：
4 P0 r1 g3 X# L$ f6 f; P2 F
; x8 Q! G) J+ I• NTC热敏电阻定义- NDC 或负温度系数热敏电阻是一种电阻随温度升高而降低的器件。这些类型的电阻器通常随着温度的升高而表现出大的，精确的和可预测的电阻降低。

• 用于构造的材料 - 与其他电阻器（固定或可变）不同，它们由陶瓷和聚合物制成，由金属氧化物组成，干燥和烧结以获得所需的形状因子。在NTC热敏电阻的情况下，优选钴，镍，铁和铜的氧化物

• NTC热敏电阻符号 - NTC热敏电阻的符号如下：

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NTC热敏电阻符号图

8 \: B% F7 [" i; D4 V* h
特性曲线 - 典型的NTC热敏电阻在-55 ℃ 至200 ℃ 的温度范围内提供最精确的读数。但是，一些专门设计的NTC热敏电阻在绝对零温度（-273.15 ℃）下使用，有些可在上面使用150 ℃。下图显示了NTC热敏电阻的特性曲线：
3 D6 G: l6 k, A8 H# M; r$ q
; z1 m" ?( C5 D+ v

热敏电阻特性NTC曲线图

7 R  p7 K1 M2 j
# W/ S; X- `6 w+ w+ p从图中我们可以看出它们具有陡峭的电阻温度曲线，表示良好的温度敏感性。

然而，由于电阻和温度之间的非线性关系，一些近似值被用于设计实际系统。
8 T; t. l" m  o4 O* J
在所有近似值中，最简单的是：


& @# S7 S% `$ i4 L: T( l& h

△R = k△T，其中k是热敏电阻的负温度系数。
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. V: o7 L3 o* |& ]• 散热：

2 C( J9 b+ w% i: B9 y与任何电阻一样，热敏电阻也会在大量电流流过时散热。这种热量在热敏电阻的核心中消散，因此它可以篡改设备的精度。
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• 热容量：

( ?+ k% o' N* q7 k+ O在NTC热敏电阻中，使温度升高1 ℃所需要的热量被称为其热容量。它定义了NTC热敏电阻的响应速度，因此需要知道它必须在何处使用。
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PTC热敏电阻：

+ b$ m& U$ X. |' W• PTC热敏电阻定义 - PTC或正温度系数热敏电阻是指电阻随环境温度的升高而增加的电阻。

• PTC热敏电阻的类型 - PTC热敏电阻根据其结构，使用的材料及其制造工艺进行分组。硅氧化物是属于第一组的PTC热敏电阻（根据使用的材料和结构）。它们使用硅作为半导体并具有线性特性。开关型PTC热敏电阻属于第二类（根据制造工艺）。该热敏电阻具有非线性特性曲线。随着开关型PTC热敏电阻的加热，最初电阻开始下降，达到一定的临界温度，之后随着热量的增加，电阻急剧增加。

• PTC热敏电阻器符号 - 下图显示的电路图用于PTC热敏电阻符号。

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PTC热敏电阻符号图

1 G! v5 \) X9 j; Q: F• 特性曲线 - 下图显示了硅晶体管和开关型PTC热敏电阻的特性曲线。
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硅晶体管与PTC热敏电阻特性曲线图

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我们看到，硅树脂PTC具有线性特性。这意味着该PTC热敏电阻对温度变化非常敏感。其电阻随温度的升高而线性增加。然而，开关型PTC是不同的。由于其多晶陶瓷体，具有非线性特征曲线。从图中可以看出，在一定温度下，我们将其称为阈值温度，电阻随着温度的升高而降低，就像NTC热敏电阻一样。随着温度升高超过阈值温度，电阻随着温度的升高而开始急剧增加。
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) M- h% U( s4 n( U7 {* j2 |• 热敏电阻的额定电阻 - PTC热敏电阻的电阻额定温度为25 ℃。这意味着如果你发现PTC热敏电阻的额定值为200Ω，则意味着这是电阻在25 ℃时的值。

, [" U0 r- Z3 {9 f% R7 s现在我们已经根据温度系数的类型讨论了热敏电阻的类型，还有另一种基于热敏电阻的形状和尺寸的分类。

% }. C; K/ F8 A8 V* k" D基于热敏电阻尺寸和形状的分类

热敏电阻，无论是NTC还是PTC热敏电阻，都有一个由金属氧化物制成的主体。热敏电阻的金属氧化物体可以压制成不同的形状和尺寸。

它们可以压成珠子，圆盘或圆柱形。

) D  O6 l& F3 F* r" g因此，被压入珠中的珠被称为珠热敏电阻，被压入盘中的被称为盘式热敏电阻，类似地，第三类是圆柱形热敏电阻。珠子热敏电阻是该批次中最小的。

下图显示了每种类型之一：
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BeadType热敏电阻图

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圆柱形热敏电阻图

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热敏电阻工作原理
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热敏电阻的工作原理很简单：热敏电阻的温度变化会导致电阻发生变化。
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5 i; Z' Q! E) R  U: a  a1 ?) @它的温度如何变化？

# \! o  k, f8 {1 K9 Y由于外部因素或内部因素，热敏电阻的温度可能会发生变化。

0 H- b. o) s' a- v最重要的内部因素是流过器件的电流。随着通过它的电流增加，它开始自我加热其元素。这导致热敏电阻的温度升高。

) l, _; T$ ], V8 S根据热敏电阻的类型（无论是NTC还是PTC），其电阻会随着温度的变化而变化。

外部可以通过改变环境温度来改变热敏电阻的温度。
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8 [4 b0 U0 I% r, Z电阻和温度关系可以通过以下等式近似：

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热敏电阻的电阻 - 温度关系方程

$ l1 H1 y1 p  J; @8 L) W  u  S2 c其中，
  h( p* n! o" i9 q8 K- r8 U( kR =热敏电阻在温度T（K）下的电阻
R。=给定温度下的电阻T0（K）
β =材料特定常数

就电阻温度系数而言，该等式可定义为：

3 O" g6 `" d: E2 Q( F( gR = R o [1 +α（T-T。）] .... （2）

我们将在接下来的应用部分讨论一些基本的热敏电阻电路。

: P  s9 ?0 D9 ~( n% w8 |" |热敏电阻的作用和用途
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在本节中，我们将简要介绍每种热敏电阻的常见用途。每个热敏电阻NTC和PTC热敏电阻根据需要用于不同的应用。

NTC热敏电阻应用

• NTC温度传感器 - 热敏电阻最常见的用途是测量环境温度。对温度高度敏感的NTC热敏电阻被认为是这种应用的理想选择。它们价格便宜，主要用于温度范围-40 ℃至+300 ℃ 。
除温度范围外，在为此应用选择热敏电阻时考虑的其他标准包括：电阻范围，精度，周围介质，响应时间和尺寸要求。
( N: x1 @- Y7 C9 c' x) v3 f使用热敏电阻进行温度测量的非常基本的电路如下所示。它只不过是惠斯通桥。最初，所有4个电阻（其中一个是热敏电阻）是平衡的，即不会有通过电流表的任何电流。温度的变化会明显改变热敏电阻的电阻，因此电流将流过电流表。

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惠斯通电桥 - NTC温度传感器应用

: v! c- i  m4 ~5 B8 B1 @' g• 温度补偿 - 尽管所有半导体都具有温度系数，但NTC对温度具有高灵敏度。因此，NTC选择补偿对电路中温度变化的不希望的响应。补偿网络主要包括串联（或分流）的电阻器和分压器电路。螺旋式热敏电阻是此应用的首选，因为热敏电阻的温度和对温度变化有响应的组件应匹配。
: A, s$ b! I9 R$ W0 {+ U4 o5 O下图显示了使用热敏电阻的补偿网络。
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采用热敏电阻的温度补偿网络

/ _; @1 h6 {! }4 T% B* B, k# T• 作为火灾报警器 - NTC热敏电阻可用于构建简单的火灾报警器。基本电路如下图所示。
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使用NTC热敏电阻的火警电路

+ [8 k5 h; a8 z
, p' z& E0 ?7 H0 Z+ z4 B& Z" j+ e在该电路中，热敏电阻电阻控制触发晶体管开关的电阻两端的电压。当热敏电阻检测到温度升高时，其电阻会降低，从而增加触发晶体管开关的电阻两端的电压。开关触发蜂鸣器，从而警告潜在的火灾危险。
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) M( @3 T7 g  z$ t/ C这些是使用热敏电阻的一些基本电路。这些电路被开发成用于各种实际应用的高级电路。一些实际应用包括：

• 手机，冰箱吹风机等温度控制器
• 用于监测废气，气缸盖等温度的温度测量装置
• 监测温度以将室温保持在某个所需水平。
• 作为激光二极管和光电元件的温度稳定器。

PTC热敏电阻应用

PTC热敏电阻实际上可根据其应用大致分为两类。我们来讨论一下这些类别下的一些应用程序。

a） Power PTC热敏电阻：
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• 功率PTC热敏电阻作为保险丝 - 对于需要过电流保护的电路，功率PTC热敏电阻充当保险丝。陶瓷PTC热敏电阻是传统保险丝的替代品，可以保护电机，变压器等负载。
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; g8 J. I9 M2 g& T8 U' R' ?" t下图显示了使用PTC热敏电阻作为与负载串联的保险丝的简单电路。

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PTC热敏电阻作为保险丝电路图

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• 这些PTC热敏电阻用于电机启动电路，消磁电路等开关。
• 由于其耐受性和温度特性，PTC热敏电阻是小型加热器和恒温器的理想选择。
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( m. ?) u* d0 U% Q# ]b）PTC热敏电阻传感器 - PTC热敏电阻传感器用于各种应用。作为液位传感器，它们是检测和控制油轮溢流的理想选择。
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使用PTC热敏电阻制造的另一种传感器是温度传感器。在使用这些PTC时，仅考虑其R / T特性的陡峭区域。此外，考虑到压敏电阻效应被排除，电阻被认为是环境温度的函数。这些传感器在需要温度限制以保护的地方派上用场。
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3 P! O2 F2 ^1 ]& q4 ^% \# e- P下图显示了PTC热敏电阻极限温度传感器保护功率半导体的基本电路图。
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PTC热敏电阻极限温度传感器保护功率半导体

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所以这些是热敏电阻的一些基本应用。
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0 u, q& C0 K2 N; F% s9 h3 ?这些热敏电阻基本上不在高温下使用。对于需要将热敏电阻暴露在高温下的应用，可以使用不同类型的热敏电阻。想要详细了解具体可以查看我们热敏电阻类型那篇。
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) T7 }, p) D; a7 A$ g关于高温热敏电阻的注意事项
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& w% W+ ?9 I3 Z7 b' M$ `& J- S高温热敏电阻的构造与普通热敏电阻不同，因为它们必须处理高达200 ℃-250 ℃的高温。在此我们讨论omega 5500系列热敏电阻。这些玻璃封装的热敏电阻的最高连续温度额定值为-80 ℃至200 ℃，间歇性操作的最高额定值为250 ℃。这是一种珠状热敏电阻，具有可焊镀金的dumet引线。
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下图显示了欧米茄5500系列热敏电阻。

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5500系列Omega热敏电阻

5 ^" h1 M, y5 }* c+ J这些热敏电阻属于NTC类型，它们的电阻等级(即在图25A电阻0℃下)为2252I、3000I、5000I和10000I。
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  k& j5 f6 _' A$ g# C与其他热敏电阻不同，这些高温热敏电阻在化学上非常稳定，并且不会受到老化的影响。
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) `8 L( _) L0 P- w) L9 h8 O: `结论
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在本文种，我们讨论了热敏电阻的工作原理和类型。基本上热敏电阻就是一个电阻器，它的电阻取决于温度，因此得名Resistor或Thermistor。广义的热敏电阻根据电阻随温度变化的方式分为两种类型，即NTC和PTC热敏电阻。两者都具有不同的R/T特性，因此适用于不同的应用场合。
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您正在寻找具有成本效益和准确性的温度传感器，您的首选可能是热敏电阻。