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NTC热敏电阻原理及应用

NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。它是一种高性能陶瓷,具有接近理论密度结构的单一高纯度材料。因此,在实现小型化的同时,它还具有电阻值、 温度波动小、对各种温度变化响应快的特点,可以进行高灵敏度、高精度的 检测。公司提供各种形状和特点的小型、高可靠性产品,可满足客户的 应用需求。 NTC负温度系数热敏电阻工作原理 NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写是指负温度系数,一般是指负温度系数较大的半导体材料或部件。NTC热敏电阻器是负温度系数的热敏电阻器。它是由锰、钴、镍和铜等金属氧化物制成的。这些金属氧化物材料具有半导体性质,因为它们在导电方法上与锗、硅等半导体材料完全相似。当温度较低时,这些氧化物材料的载流子(电子和孔)较少,因此其电阻值较高;随着温度的升高,载流子数量增加,因此电阻值降低。NTC室温下热敏电阻的变化范围为10O温度系数为-2%-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、浪涌电流抑制等场合。 NTC负温度系数热敏电阻专业术语 零功率电阻值 RT(Ω) RT指在规定温度下 T 与总测量误差相比,可以忽略不计测量功率测得的电阻值。 电阻值与温度变化的关系如下: RT = RN expB(1/T – 1/TN) RT :温度 T ( K )时的 NTC 热敏电阻值。 RN :在额定温度 TN ( K )时的 NTC 热敏电阻值。 T :规定温度( K )。 B : NTC 热敏电阻材料常数,又称热敏指数。 exp :自然数 e 指数( e = 2.71828 …)。 这种关系是经验公式,只在额定温度 TN 或额定电阻值 RN 由于材料常数 B 本身也是温度 T 的函数。 R25 (Ω) 额定零功率电阻值为 NTC 基准温度 25 热敏电阻℃ 时测得的电阻值 R这个电阻值是 NTC 热敏电阻的标称电阻值。通常称为 NTC 热敏电阻的电阻值也指该值。 材料常数(热敏指数) B 值( K ) B 值定义为:

RT1 :温度 T1 ( K )零功率电阻值。 RT2 :温度 T2 ( K )零功率电阻值。 T1,T2 :两个指定温度( K )。 常用 NTC 热敏电阻,B 值范围一般为 2万K ~ 6000K 之间。 零功率电阻温度系数(αT ) 在规定温度下,NTC 热敏电阻零动力电阻值的相对变化与温度变化值的比值。

αT :温度 T ( K )零功率电阻温度系数。 RT :温度 T ( K )零功率电阻值。 T :温度( T )。 B :材料常数。 耗散系数(δ) 在规定的环境温度下,NTC 热敏电阻耗散系数是电阻中耗散的功率变化与电阻体相应的温度变化之比值。

δ: NTC 热敏电阻消散系数( mW/ K )。 △ P : NTC 热敏电阻消耗的功率( mW )。 △ T : NTC 热敏电阻消耗功率△ P 电阻体相应的温度变化( K )。 热时常数(τ) 在零功率条件下,当温度突变时,热敏电阻的温度从未改变过两个温差.2% 时所需的时间,热时间常数与 NTC 热敏电阻的热容量与其耗散系数成正比。

τ:热时常数( S )。 C: NTC 热敏电阻的热容量。 δ: NTC 热敏电阻的消散系数。 额定功率Pn 在规定的技术条件下,热敏电阻器长期连续工作所允许的功功率下,电阻体本身的温度不得超过其最高工作温度。 工作温度最高Tmax 在规定的技术条件下,热敏电阻器可以长期连续工作。

T0-环境温度。 测量功率Pm 在规定的环境温度下,由测量电流加热引起的电阻变化可以忽略不计时消耗的功率。 一般要求阻值变化大于0.1%,此时测量功率Pm为:

电阻温度特性 NTC热敏电阻的温度特性可以用下面的类似表示: 式中: RT:温度T时零功率电阻值。 A:与热敏电阻器材料物理特性及几何尺寸有关的系数。  B:B值。 T:温度(k)。 更准确的表达式为:

式中:RT:温度下的热敏电阻T零功率电阻值。 T:绝对温度值,K; A、B、C、D:特定常数。


热敏电阻的基本特性 电阻-温度特性 热敏电阻的电阻-温度特性可以用类似的方式1表示。 (式1) R=Ro exp {B(I/T-I/To)} R : 温度T(K)时的电阻值 Ro : 温度T0(K)时的电阻值 B : B 值 *T(K)= t(oC) 273.15 但事实上,热敏电阻B值不是恒定的,其变化因材料组成而异,最大值甚至可达5K/°C。因此,在较大的温度范围内应用1时,与实测值之间会有一定的误差。在这里,如果将1中B当计算值用式2所示的作为温度的函数时,可以减少与实测值之间的误差,认为相似。 (式2) BT=CT2 DT E上式中,C、D、E为常数。 另外,由于生产条件不同, B值的波动会导致常数E变化,但常数C、D 不变。因此,在讨论中B当值波动时,只考虑常数E即可。 ? 常数C、D、E的计算 常数C、D、E数据 可在4点(温度和电阻值)(T0,R0). (T1,R1). (T2,R2) and (T3,R3),通过3~6计算。 首先由式样3根据T0和T1,T2,T3.找出电阻值B1,B2,B3.然后代入以下样品。

? 电阻值计算例 根据电阻-温度特性表试25°C电阻值为5(kΩ),B值偏差为50(K)热敏电阻为10°C~30°C的电阻值。 步骤 (1) 根据电阻-温度特性表要求常数C、D、E。 To=25 273.15 T1=10 273.15 T2=20 273.15 T3=30 273.15 (2) 代入BT=CT2 DT E 50,求BT。 (3) 代替数值R=5exp {(BTI/T-I/298.15)},求R。 *T : 10 273.15~30 273.15 如图1所示

电阻温度系数 所谓电阻温度系数(α),指任意温度下的温度变化1°C(K)零负载电阻变化率。电阻温度系数(α)与B可以得到1微分的值关系。

这里α前负载(-)表示当温度升高时,零负载电阻降低。 散热系数 (JIS-C2570) 散热系数(δ)在热平衡状态下,热敏电阻元件通过自身加热使其温度升高1°C所需的功率。 热敏电阻在热平衡状态下的温度T1、环境温度T2及消耗功率P关系如下公式所示。

产品目录记录值是下列测定条件下的典型值。 (1) 25°C静止空气。 (2) 轴向引脚和经向引脚型在出厂状态下确定。 额定功率(JIS-C2570) 在额定环境温度下,连续负载运行的最大功率值。 产品目录记录值为25°C对于额定环境温度,以下公式计算的值。

(类型) 额定功率=散热系数×(最高使用温度-25) 最大运行功率 最大运行功率=t×散热系数 … (3.3) 这是用热敏电阻进行温度检测或温度补偿时,自身发热产生的温度升高可能值对应的功率。(JIS)允许温度升高。t°C最大运行功率可以下式计算。 环境温度变化的热响应时间常数(JIS-C2570) 是指在零负载状态下,当热敏电阻的环境温度急剧变化时,热敏电阻元件产生最初温差和最终温差的63.2%的温度变化需要时间。

热敏电阻的环境温度从T1变为T2点,经过时间t热敏电阻的温度T有以下关系。 T= (T1-T2)exp(-t/τ) T2…(3.1) (T2-T1){1-exp(-t/τ)} T1…(3.2) 常数τ称热响应时间常数。 上式,若令t=τ时,则(T-T1)/(T2-T1)=0.632。 换句话说,如上述定义所述,热敏电阻产生初始温差63.2%温度变化所需的时间为热响应时间常数。时间与热敏电阻温度变化率的关系如下表所示。

产品目录记录值是下列测定条件下的典型值。 (1) 静态空气的环境温度从50岁开始°C至25°C热敏电阻的温度变化为34.2°C所需时间。 (2) 轴向引脚和径向引脚型在出厂状态下测量。 此外,应注意散热系数和热响应时间常数随环境温度和装配条件而变化。


NTC负温度系数热敏电阻R-T特性

B 值相同,阻值不同R-T 特征曲线示意图

相同的阻值,不同的阻值B值的NTC热敏电阻R-T特征曲线示意图


用于温度测量和控制NTC热敏电阻器 外形结构

环氧包装系列NTC热敏电阻

玻璃包装系列NTC热敏电阻 应用电路原理图

温度测量(惠斯登桥电路)

温度控制 应用设计 电子温度计、电子万年历、电子钟温度显示、电子礼品; ? 冷暖设备、加热恒温电器; 汽车电子温度测控电路; 温度传感器、温度仪表; 医疗电子设备、电子洗涤设备; 手机电池和充电器。 温度补偿NTC热敏电阻器 产品概述 很多半导体和ICs有温度系数,需要温度补偿,以在较大的温度范围内实现稳定性。NTC热敏电阻具有较高的温度系数,因此广泛应用于温度补偿。 主要参数 额定零功率电阻值R25 (Ω) R25允许偏差(%) B值(25/50 ℃)/(K) 时间常数 ≤30S 消散系数 ≥6mW/ ℃ 测量功率 ≤0.1mW 额定功率 ≤0.5W 使用温度范围 -55 ℃ ~+125 ℃ 降功耗曲线:

应用原理及实例

了解热敏电阻原理,是应用好热敏电阻的前提。热敏电阻是对温度敏感的半导体元件,主要特征是随着外界环境温度的变化,其阻值会相应发生较大改变。电阻值对温度的依赖关系称为阻温特性。热敏电阻根据温度系数分为两类:正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。由于特性上的区别,应用场合互不相同。

   正温度系数热敏电阻简称PTC(是Positive Temperature Coefficient 的缩写),超过一定的温度(居里温度---居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。低于居里温度时该物质成为铁磁体,此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里温度时,该物质成为顺磁体,磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。这时的磁敏感度约为10的负6次方。)时,它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。其原理是在陶瓷材料中引入微量稀土元素,如La、Nb...等,可使其电阻率下降到10Ω.cm以下,成为良好的半导体陶瓷材料。这种材料具有很大的正电阻温度系数,在居里温度以上几十度的温度范围内,其电阻率可增大4~10个数量级,即产生所谓PTC效应。  目前大量被使用的PTC热敏电阻种类: 恒温加热用PTC热敏电阻;  低电压加热用PTC热敏电阻; 空气加热用热敏电阻;  

过电流保护用PTC热敏电阻; 过热保护用PTC热敏电阻; 温度传感用PTC热敏电阻; 延时启动用PTC热敏电阻; 负温度系数热敏电阻简称NTC(是Negative Temperature Coefficient 的缩写),它的阻值是随着温度的升高而下降的。主要是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料,采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质,因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。 NTC热敏电阻器温度系数-2%~-6.5%, 可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。 NTC负温度系数热敏电阻主要参数: 零功率电阻值 RT(Ω) 额定零功率电阻值 R25 (Ω) 材料常数(热敏指数) B 值( K ) 零功率电阻温度系数(αT ) 应用设计: * 电子温度计、电子万年历、电子钟温度显示、电子礼品; * 冷暖设备、加热恒温电器; * 汽车电子温度测控电路; * 温度传感器、温度仪表; * 医疗电子设备、电子盥洗设备; * 手机电池及充电电器。

标签: 热敏电阻多少欧姆

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