熱敏電阻及其原理應(yīng)用

溫度特性熱敏電阻的電阻-溫度特性可近似地用下式表示：R=R0exp{B(1/T-1/T0)}：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。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/°C。因此在較大的溫度范圍內(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。

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)C、D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)C、D、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)，通過式3～6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，然后代入以下各式樣。

電阻值計(jì)算例：試根據(jù)電阻-溫度特性表，求25°C時(shí)的電阻值為5(kΩ)，B值偏差為50(K)的熱敏電阻在 10°C～30°C的電阻值。步驟(1)根據(jù)電阻-溫度特性表，求常數(shù)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)將數(shù)值代入R=5exp {(BT1/T-1/298.15)}，求R。*T:10+273.15～30+273.15。

5技術(shù)參數(shù)

①標(biāo)稱阻值Rc：一般指環(huán)境溫度為25℃時(shí)熱敏電阻器的實(shí)際電阻值。②實(shí)際阻值RT：在一定的溫度條件下所測(cè)得的電阻值。

③材料常數(shù)：它是一個(gè)描述熱敏電阻材料物理特性的參數(shù)，也是熱靈敏度指標(biāo)，B值越大，表示熱敏電阻器的靈敏度越高。應(yīng)注意的是，在實(shí)際工作時(shí)，B值并非一個(gè)常數(shù)，而是隨溫度的升高略有增加。

④電阻溫度系數(shù)αT：它表示溫度變化1℃時(shí)的阻值變化率，單位為%/℃。

⑤時(shí)間常數(shù)τ：熱敏電阻器是有熱慣性的，時(shí)間常數(shù)，就是一個(gè)描述熱敏電阻器熱慣性的參數(shù)。它的定義為，在無功耗的狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度由一個(gè)特定溫度向另一個(gè)特定溫度突然改變時(shí)，熱敏電阻體的溫度變化了兩個(gè)特定溫度之差的63.2%所需的時(shí)間。τ越小，表明熱敏電阻器的熱慣性越小。

⑥額定功率PM：在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻器長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)載所允許的耗散功率。在實(shí)際使用時(shí)不得超過額定功率。若熱敏電阻器工作的環(huán)境溫度超過 25℃，則必須相應(yīng)降低其負(fù)載。

⑦額定工作電流IM：熱敏電阻器在工作狀態(tài)下規(guī)定的名義電流值。

⑧測(cè)量功率Pc：在規(guī)定的環(huán)境溫度下，熱敏電阻體受測(cè)試電流加熱而引起的阻值變化不超過0.1%時(shí)所消耗的電功率。

熱敏電阻⑨最大電壓：對(duì)于NTC熱敏電阻器，是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，不使熱敏電阻器引起熱失控所允許連續(xù)施加的最大直流電壓;對(duì)于PTC熱敏電阻器，是指在規(guī)定的環(huán)境溫度和靜止空氣中，允許連續(xù)施加到熱敏電阻器上并保證熱敏電阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流電壓。⑩最高工作溫度Tmax：在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻器長(zhǎng)期連續(xù)工作所允許的最高溫度。

⑾開關(guān)溫度tb:PTC熱敏電阻器的電阻值開始發(fā)生躍增時(shí)的溫度。⑿耗散系數(shù)H：溫度增加1℃時(shí)，熱敏電阻器所耗散的功率，單位為mW/℃。

6分類

PTC

PTC(Positive Temperature CoeffiCient)是指在某一溫度下電阻急劇增加、具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)

象或材料，可專門用作恒定溫度傳感器.該材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3為主要成分的燒結(jié)體，其中摻入微量的Nb、Ta、 Bi、 Sb、Y、La等氧化物進(jìn)行原子價(jià)控制而使之半導(dǎo)化，常將這種半導(dǎo)體化的BaTiO3等材料簡(jiǎn)稱為半導(dǎo)(體)瓷;同時(shí)還添加增大其正電阻溫度系數(shù)的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物，采用一般陶瓷工藝成形、高溫?zé)Y(jié)而使鈦酸鉑等及其固溶體半導(dǎo)化，從而得到正特性的熱敏電阻材料.其溫度系數(shù)及居里點(diǎn)溫度隨組分及燒結(jié)條件(尤其是冷卻溫度)不同而變化.

鈦酸鋇晶體屬于鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，是一種鐵電材料，純鈦酸鋇是一種絕緣材料.在鈦酸鋇材料中加入微量稀土元素，進(jìn)行適當(dāng)熱處理后，在居里溫度附近，電阻率陡增幾個(gè)數(shù)量級(jí)，產(chǎn)生PTC效應(yīng)，此效應(yīng)與BaTiO3晶體的鐵電性及其在居里溫度附近材料的相變有關(guān).鈦酸鋇半導(dǎo)瓷是一種多晶材料，晶粒之間存在著晶粒間界面.該半導(dǎo)瓷當(dāng)達(dá)到某一特定溫度或電壓，晶體粒界就發(fā)生變化，從而電阻急劇變化.

鈦酸鋇半導(dǎo)瓷的PTC效應(yīng)起因于粒界(晶粒間界).對(duì)于導(dǎo)電電子來說，晶粒間界面相當(dāng)于一個(gè)勢(shì)壘.當(dāng)溫度低時(shí)，由于鈦酸