热敏电阻及其原理应用

示：R=R0exp{B(1/T-1/T0)}：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。实际上，热敏电阻的B值并非是恒定的，其变化大小因材料构成而异，最大甚至可达 5K/°C。因此在较大的温度范围内应用式1时，将与实测值之间存在一定误差。此处，若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算时，则可降低与实测值之间的误差，可认为近似相等。

BT=CT2+DT+E，上式中，C、D、E为常数。另外，因生产条件不同造成的B值的波动会引起常数E发生变化，但常数C、D不变。因此，在探讨B值的波动量时，只需考虑常数E即可。常数C、D、E的计算，常数C、D、E可由4点的(温度、电阻值)数据(T0,R0).(T1,R1).(T2,R2)and(T3,R3)，通过式3～6计算。首先由式样3根据T0和T1,T2,T3的电阻值求出 B1,B2,B3，然后代入以下各式样。

电阻值计算例：试根据电阻-温度特性表，求25°C时的电阻值为5(kΩ)，B值偏差为50(K)的热敏电阻在 10°C～30°C的电阻值。步骤(1)根据电阻-温度特性表，求常数C、D、E。 To=25+273.15T1=10+273.15T2=20+273.15T3=30+273.15(2)代入BT=CT2+DT+E+50，求BT。(3)将数值代入R=5exp {(BT1/T-1/298.15)}，求R。*T:10+273.15～30+273.15。

5技术参数

①标称阻值Rc：一般指环境温度为25℃时热敏电阻器的实际电阻值。②实际阻值RT：在一定的温度条件下所测得的电阻值。

③材料常数：它是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数，也是热灵敏度指标，B值越大，表示热敏电阻器的灵敏度越高。应注意的是，在实际工作时，B值并非一个常数，而是随温度的升高略有增加。

④电阻温度系数αT：它表示温度变化1℃时的阻值变化率，单位为%/℃。

⑤时间常数τ：热敏电阻器是有热惯性的，时间常数，就是一个描述热敏电阻器热惯性的参数。它的定义为，在无功耗的状态下，当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突然改变时，热敏电阻体的温度变化了两个特定温度之差的63.2%所需的时间。τ越小，表明热敏电阻器的热惯性越小。

⑥额定功率PM：在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续负载所允许的耗散功率。在实际使用时不得超过额定功率。若热敏电阻器工作的环境温度超过 25℃，则必须相应降低其负载。

⑦额定工作电流IM：热敏电阻器在工作状态下规定的名义电流值。

⑧测量功率Pc：在规定的环境温度下，热敏电阻体受测试电流加热而引起的阻值变化不超过0.1%时所消耗的电功率。

热敏电阻⑨最大电压：对于NTC热敏电阻器，是指在规定的环境温度下，不使热敏电阻器引起热失控所允许连续施加的最大直流电压;对于PTC热敏电阻器，是指在规定的环境温度和静止空气中，允许连续施加到热敏电阻器上并保证热敏电阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流电压。⑩最高工作温度Tmax：在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续工作所允许的最高温度。

⑾开关温度tb:PTC热敏电阻器的电阻值开始发生跃增时的温度。⑿耗散系数H：温度增加1℃时，热敏电阻器所耗散的功率，单位为mW/℃。

6分类

PTC

PTC(Positive Temperature CoeffiCient)是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现

象或材料，可专门用作恒定温度传感器.该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、 Bi、 Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导(体)瓷;同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物，采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化，从而得到正特性的热敏电阻材料.其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件(尤其是冷却温度)不同而变化.

钛酸钡晶体属于钙钛矿型结构，是一种铁电材料，纯钛酸钡是一种绝缘材料.在钛酸钡材料中加入微量稀土元素，进行适当热处理后，在居里温度附近，电阻率陡增几个数量级，产生PTC效应，此效应与BaTiO3晶体的铁电性及其在居里温度附近材料的相变有关.钛酸钡半导瓷是一种多晶材料，晶粒之间存在着晶粒间界面.该半导瓷当达到某一特定温度或电压，晶体粒界就发生变化，从而电阻急剧变化.

钛酸钡半导瓷的PTC效应起因于粒界(晶粒间界).对于导电电子来说，晶粒间界面相当于一个势垒.当温度低时，由于钛酸内电场的作用，导致电子极容易越过势垒，则电阻值较小.当温度升高到居里点温度(即临界温度)附近时，内电场受到破坏，它不能帮助导电电子越过势垒.这相当于势垒升高，电阻值突然增大，产生PTC效应.钛酸钡半导瓷的PTC效应的物理模型有海望表面势垒模型、丹尼尔斯