NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻[概念,計(jì)算方法,應(yīng)用場(chǎng)合].

1、NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻概念，計(jì)算方法，應(yīng)用場(chǎng)合 NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 NTC熱敏電阻是指具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。是使用單一高純度 材料、具有 接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷。 因此，在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)， 還具有電阻值、 溫度特性波動(dòng)小、對(duì)各種溫度變化響應(yīng)快的特點(diǎn)，可進(jìn)行高靈敏度、高精度的檢測(cè)。本公 司提供各種形狀、特性的小型、高可靠性產(chǎn)品，可滿足廣大客戶的應(yīng)用需求。 NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 工作原理 NTC是 Negative Temperature Coefficient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

2、。它是以錳、 鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料， 采用陶瓷工藝制造而成的。 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。 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1001000000歐姆，溫度系數(shù) -2%-6.5%。 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。 NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 專業(yè)術(shù)語(yǔ) 零功率電阻值RT (Q) RT指在規(guī)定溫度T時(shí)，采用引起電阻值變化相對(duì)于總的測(cè)量誤差來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)的測(cè)量 功

3、率測(cè)得的電阻值。 電阻值和溫度變化的關(guān)系式為： RT = RN expB(1/T - 1/TN) RT ：在溫度 T ( K )時(shí)的 NTC 熱敏電阻阻值。 RN ：在額定溫度 TN ( K )時(shí)的 NTC 熱敏電阻阻值。 T ：規(guī)定溫度( K )。 B ： NTC 熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。 exp :以自然數(shù)e為底的指數(shù)(e = 2.71828)。 該關(guān)系式是經(jīng)驗(yàn)公式， 只在額定溫度 TN 或額定電阻阻值 RN 的有限范圍內(nèi)才具有一定的精 確度，因?yàn)椴牧铣?shù) B 本身也是溫度 T 的函數(shù)。 額定零功率電阻值 R25(Q) 根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定，額定零功率電阻值是 NTC熱敏電阻在基準(zhǔn)溫度

4、25 C時(shí)測(cè)得的電阻值 R25 , 這個(gè)電阻值就是 NTC 熱敏電阻的標(biāo)稱電阻值。 通常所說(shuō) NTC 熱敏電阻多少阻值， 亦指該值。 材料常數(shù)（熱敏指數(shù)）B值（K ） T.T B值被定義為： Rtl In RT2 RT1 :溫度T1 （ K ）時(shí)的零功率電阻值。 RT2 :溫度T2 （ K ）時(shí)的零功率電阻值。 T1，T2 ：兩個(gè)被指定的溫度（K ）。 對(duì)于常用的NTC熱敏電阻，B值范圍一般在 2000K6000K之間。 零功率電阻溫度系數(shù)（a T ） 在規(guī)定溫度下，NTC熱敏電阻零動(dòng)功率電阻值的相對(duì)變化與引起該變化的溫度變化值之比 值。 1dRTB aT :溫度T （ K ）時(shí)的零功率電阻溫

5、度系數(shù)。 RT :溫度T （ K ）時(shí)的零功率電阻值。 T :溫度（T ）。 B :材料常數(shù)。 耗散系數(shù)（3） 在規(guī)定環(huán)境溫度下，NTC熱敏電阻耗散系數(shù)是電阻中耗散的功率變化與電阻體相應(yīng)的溫度 變化之比值。 AP At 3: NTC熱敏電阻耗散系數(shù)，（ mW/ K ）。 P : NTC熱敏電阻消耗的功率（ mW ）。 T : NTC熱敏電阻消耗功率 P時(shí)，電阻體相應(yīng)的溫度變化（ K ）。 熱時(shí)間常數(shù)（T） 在零功率條件下，當(dāng)溫度突變時(shí)，熱敏電阻的溫度變化了始未兩個(gè)溫度差的63.2%時(shí)所需 的時(shí)間，熱時(shí)間常數(shù)與 NTC熱敏電阻的熱容量成正比，與其耗散系數(shù)成反比。 t熱時(shí)間常數(shù)（S ）。 C: N

6、TC熱敏電阻的熱容量。 3: NTC熱敏電阻的耗散系數(shù)。 額定功率Pn 在此功率下，電阻體自 在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻器長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許消耗的功率。 身溫度不超過(guò)其最高工作溫度。 最高工作溫度Tmax 在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻器能長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的最高溫度。即 T0-環(huán)境溫度。 測(cè)量功率Pm 熱敏電阻在規(guī)定的環(huán)境溫度下， 阻體受測(cè)量電流加熱引起的阻值變化相對(duì)于總的測(cè)量誤差 來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)時(shí)所消耗的功率。 般要求阻值變化大于 0.1%，則這時(shí)的測(cè)量功率 Pm為: 電阻溫度特性 NTC熱敏電阻的溫度特性可用下式近似表示: R7=A 式中: RT:溫度T時(shí)零功率電阻值。 A:與熱敏電阻

7、器材料物理特性及幾何尺寸有關(guān)的系數(shù)。 B: B值。 T：溫度（k）。 更精確的表達(dá)式為: BCD P-T =( A 斗+: T T2 75 式中：RT:熱敏電阻器在溫度 T時(shí)的零功率電阻值。 T:為絕對(duì)溫度值，K; A、B、C D:為特定的常數(shù)。 熱敏電阻的基本特性 電阻一溫度特性熱敏電阻的電阻一溫度特性可近似地用式1表示。 (式 1) R=Ro exp B(l/T-I/To) R :溫度T(K)時(shí)的電阻值 Ro :溫度T0(K)時(shí)的電阻值 B :B值 *T(K)= t(oC)+273.15 但實(shí)際上，熱敏電阻的B值并非是恒定的，其變化大小因材料構(gòu)成而異，最大甚至可達(dá)5K/ Co 因此在較大的

8、溫度范圍內(nèi)應(yīng)用式1時(shí)，將與實(shí)測(cè)值之間存在一定誤差。 此處，若將式1中的B值用式2所示的作為溫度的函數(shù)計(jì)算時(shí)，則可降低與實(shí)測(cè)值之間的誤 差，可認(rèn)為近似相等。 (式 2) BT=CT2+DT+E 上式中，C D E為常數(shù)。 另外，因生產(chǎn)條件不同造成的B值的波動(dòng)會(huì)引起常數(shù) E發(fā)生變化，但常數(shù)CD不變。因此， 在探討B(tài)值的波動(dòng)量時(shí)，只需考慮常數(shù)E即可。 ?常數(shù)C、D E的計(jì)算 常數(shù) CD E 可由 4 點(diǎn)的(溫度、電阻值)數(shù)據(jù)(T0,R0). (T1, R1). (T2, R2) and (T3, R3), 通過(guò)式36計(jì)算。 首先由式樣3根據(jù)T0和T1,T2,T3的電阻值求出B1,B2,B3,然后代入

9、以下各式樣。 (3t3) (如 ifi-en(Tg-n)-qi-n) (h-TD 旳一門 m-T期 (玄自) (式百) Bi氐一Cbi+Ti(Ti-n (Ti-Ts) E=BiDTi-CTt li ?電阻值計(jì)算例 試根據(jù)電阻-溫度特性表，求 25C時(shí)的電阻值為5(k Q ) , B值偏差為50(K)的熱敏電阻在 10 C30C的電阻值。 ?步驟 (1)根據(jù)電阻溫度特性表，求常數(shù) C D、E。 代入 BT=CT2+DT+E+50 求 To=25+273.15 T仁 10+273.15 T2=20+273.15 T3=30+273.15 (2) BT。 (3)將數(shù)值代入 R=5exp (BTI/T

10、-I/298.15) ，求 R。 *T : 10+273.1530+273.15 ?電阻一溫度特性圖如圖1所示 10 QC1 Q -3Q 15Q1007530 E5 刁3)切51&) / fv .zv- - (1) lSOO (2) 2500 (3) 3OOO W)藥 00 5)4000 (切 4500 315 1JT (XW J/K) 電迴一溫度特性-1) 電阻溫度系數(shù)所謂電阻溫度系數(shù)(a ),是指在任意溫度下溫度變化1 C(K)時(shí)的零負(fù)載電阻 變化率。電阻溫度系數(shù)(a )與B值的關(guān)系，可將式1微分得到。 a x ICO =100 (*/乜)* h * * (2. 15 這里a前的負(fù)號(hào)(一)

11、，表示當(dāng)溫度上升時(shí)零負(fù)載電阻降低。 散熱系數(shù)(JIS-C2570)散熱系數(shù)(S )是指在熱平衡狀態(tài)下，熱敏電阻元件通過(guò)自身發(fā)熱使其 溫度上升1C時(shí)所需的功率。 在熱平衡狀態(tài)下，熱敏電阻的溫度T1、環(huán)境溫度T2及消耗功率P之間關(guān)系如下式所示。 p (5=fuWZt)(2.2) 11 l! 豪(P= P-R=l * V) 產(chǎn)品目錄記載值為下列測(cè)定條件下的典型值。 1 1 (1) 25C靜止空氣中。 (2) 軸向引腳、經(jīng)向引腳型在出廠狀態(tài)下測(cè)定。 額定功率(JIS-C2570)在額定環(huán)境溫度下，可連續(xù)負(fù)載運(yùn)行的功率最大值。 產(chǎn)品目錄記載值是以 25C為額定環(huán)境溫度、由下式計(jì)算出的值。 (式)額定功率

12、=散熱系數(shù)x(最高使用溫度25) 最大運(yùn)行功率最大運(yùn)行功率=t X散熱系數(shù) (3.3) 這是使用熱敏電阻進(jìn)行溫度檢測(cè)或溫度補(bǔ)償時(shí)，自身發(fā)熱產(chǎn)生的溫度上升容許值所對(duì)應(yīng)功率。 (JIS中未定義。)容許溫度上升t 匚時(shí)，最大運(yùn)行功率可由下式計(jì)算。 應(yīng)環(huán)境溫度變化的熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)(JIS-C2570)指在零負(fù)載狀態(tài)下，當(dāng)熱敏電阻的環(huán)境溫度 發(fā)生急劇變化時(shí)，熱敏電阻元件產(chǎn)生最初溫度與最終溫度兩者溫度差的63.2%的溫度變化所 需的時(shí)間。 熱敏電阻的環(huán)境溫度從T1變?yōu)門2時(shí)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t與熱敏電阻的溫度 T之間存在以下關(guān)系。 T= (T1-T2)exp(- t/ t )+T2(3.1) (T2-T1)1-e

13、xp(- t/ t )+T1(3.2) 常數(shù)T稱熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)。 上式中，若令 t= t 時(shí)，貝U (T-T1)/(T2-T1)=0.632 換言之，如上面的定義所述，熱敏電阻產(chǎn)生初始溫度差63.2%的溫度變化所需的時(shí)間即為熱 響應(yīng)時(shí)間常數(shù)。 經(jīng)過(guò)時(shí)間與熱敏電阻溫度變化率的關(guān)系如下表所示。 L T-Tt T?-Ti r 3t 95.CW 仙 St fe-1婕響應(yīng)時(shí)間常數(shù) 產(chǎn)品目錄記錄值為下列測(cè)定條件下的典型值。 靜止空氣中環(huán)境溫度從 50C至25C變化時(shí)，熱敏電阻的溫度變化至 34.2 C (1) 所需時(shí)間。 軸向引腳、徑向引腳型在出廠狀態(tài)下測(cè)定。 另外應(yīng)注意，散熱系數(shù)、熱響應(yīng)時(shí)間常數(shù)隨環(huán)境溫度、組裝條件而變化。 NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 R-T特性 B值相同，阻值不同的R-T特性曲線示意圖 相同阻值，不同 B值的NTC熱敏電阻R-T特性曲線示意圖 外形結(jié)構(gòu) 溫度測(cè)量、控制用 NTC熱敏電阻器 33 環(huán)氧封裝系列 NTC熱敏電阻 2823