
热敏电阻是一种传感器电阻。热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,与一般的固定电阻不同。它属于可变电阻器的一类,广泛应用于各种电子元件中。与电阻温度计中使用的纯金属不同,热敏电阻中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。它们还具有不同的温度响应特性。电阻温度计适用于较大的温度范围,而热敏电阻通常在有限的温度范围内实现高精度,通常为-90至130。
热敏电阻的主要作用是什么?热敏电阻包括PTC和NTC热敏电阻。随着温度缓慢升高,热敏电阻的阻值会逐渐增大,当温度缓慢降低时,阻值会减小。因此,热敏电阻可用作传感器件,利用其对温度的敏感性来测量电路中的温度。
热敏电阻的主要特点是:灵敏度高,其电阻的温度系数比金属大10 ~ 100倍;
工作温度范围宽。常温装置适用于-55 ~ 315,高温装置适用于高于315(目前可达2000),低温装置适用于-273 ~ 55。
(3)体积小,可以测量其他温度计无法测量的生物体内缝隙、空腔、血管的温度;
(4)使用方便,电阻值可在0.1-100k之间任意选择;
易于加工成复杂形状,可大批量生产;
稳定性好,过载能力强。
由于其独特的性能,半导体热敏电阻不仅可以用作测量元件(如测量温度、流量、液位等。),也可作为控制元件(如热敏电阻开关和限流器)和电路补偿元件。热敏电阻广泛应用于家用电器、电力工业、通信、军事科学、航空航天等领域,发展前景极为广阔。
一、PTC热敏电阻PTC(正温度系数1 client)是指具有正温度系数的热敏电阻现象或材料,可用作恒温传感器。该材料是以BaTiO3、SrTiO 3 3或PBT TiO 3为主要成分的烧结体,其中掺杂少量Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物,以控制原子的化合价,使其具有半导性。这种半导电BaTiO3和其他材料通常简称为半导电(体)陶瓷。同时加入锰、铁、铜、铬的氧化物和其他添加剂,提高正电阻的温度系数,通过普通陶瓷工艺和高温烧结,使钛酸铂及其固溶体半导化,从而获得具有正特性的热敏电阻材料。温度系数和居里点温度随组成和烧结条件(尤其是冷却温度)而变化。
钛酸钡晶体属于钙钛矿结构,是铁电材料,纯钛酸钡是绝缘材料。在BaTiO _ 3材料中加入微量稀土元素并经过适当的热处理后,在居里温度附近电阻率增加了几个数量级,产生PTC效应,这与BaTiO _ 3晶体的铁电性及其在居里温度附近的相变有关。BaTiO _ 3半导体陶瓷是一种多晶材料,晶粒间存在一个晶界界面。当半导体瓷达到一定温度或电压时,晶界发生变化,因此电阻变化剧烈。
BaTiO _ 3半导体陶瓷的PTC效应是由晶界(晶界)引起的。对于传导电子来说,晶粒间的界面相当于一个势垒。温度较低时,由于钛酸钡中的电场,电子容易越过势垒,所以电阻值较小。当温度上升到居里点温度(即临界温度)附近时,内部电场被破坏,无法帮助导电电子越过势垒。这相当于势垒上升,电阻值突然增大,产生PTC效应。BaTiO _ 3半导体陶瓷PTC效应的物理模型包括海景表面势垒模型、Daniels等人的钡空位模型和叠加势垒模型,它们分别从不同的角度对PTC效应给出了合理的解释
1950年出现了PTC热敏电阻,随后在1954年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC热敏电阻。PTC热敏电阻可用于工业中的温度测量和控制,也可用于汽车某一部分的温度检测和调节。它们也广泛应用于民用设备,如控制瞬时热水器的水温,空调和冷库的温度,利用自热进行气体分析和风力涡轮机。
PTC热敏电阻不仅可以作为加热元件,还可以起到“开关”的作用,集敏感元件、加热器、开关三种功能于一身,称为“热敏电阻开关”。电流通过元件后,温度升高,即发热元件的温度升高。当超过居里点温度时,电阻增大,从而限制了电流的增加,于是电流的减小导致了元件温度的降低,电阻的减小又增加了电路电流,元件温度反复上升。因此,它具有将温度保持在特定范围内的功能,起到开关的作用。利用这种耐温特性,可以制成加热源。作为加热元件,加热器,烙铁,干衣机,空调等。还能保护电器不过热。
二、NTC热敏电阻NTC(负温度系数1系数)是指一种热敏电阻现象和材料,其电阻随温度的升高呈指数下降,具有负温度系数。该材料是由锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上金属氧化物经充分混合、成型、烧结而成的半导体陶瓷,可制成负温度系数(NTC)热敏电阻。其电阻率和材料常数随材料组成比、烧结气氛、烧结温度和结构状态而变化。现在也有以碳化硅、硒化锡、氮化钽为代表的非氧化物NTC热敏电阻材料。
NTC热敏电阻的发展经历了一个漫长的时期。1834年,科学家首次发现硫化银的负温度系数。1930年,科学家发现氧化亚铜-氧化铜也具有负温度系数性能,并成功应用于航空仪表的温度补偿电路。随后,由于晶体管技术的不断发展,热敏电阻的研究取得了很大进展。1960年,NTC热敏电阻研制成功,广泛应用于温度测量、温度控制和温度补偿。
其测量范围一般为-10 ~ 300,也可为-200 ~ 10。
热敏电阻温度计精度可达0.1,感温时间可短至10s。它不仅适用于粮仓温度计,还可用于粮食储藏、医药卫生、科学养殖、海洋、深井、高海拔、冰川的温度测量。









