NTC熱敏電阻工作原理

NTC負溫度系數熱敏電阻工作原理

NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫，意思是負的溫度系數，泛指負溫度系數很大的半導體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負溫度系數熱敏電阻器。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體性質，因為在導電方式上完全類似鍺、矽等半導體材料。溫度低時，這些氧化物材料的 載流子（電子和孔穴）數目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化範圍在 10O~1000000歐姆，溫度系數-2%~-6.5%。NTC熱敏電阻器可廣泛應用於溫度測量、溫度補償、抑制浪湧電流等場合。

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NTC負溫度系數熱敏電阻專業術語

零功率電阻值 RT（Ω）

RT指在規定溫度 T 時，采用引起電阻值變化相對於總的測量誤差來說可以忽略不計的測量功率測得的電阻值。

電阻值和溫度變化的關系式為：

RT = RN expB(1/T – 1/TN)

RT ： 在溫度 T （ K ）時的 NTC 熱敏電阻阻值。
RN ：在額定溫度 TN （ K ）時的 NTC 熱敏電阻阻值。
T ： 規定溫度（ K ）。
B ： NTC 熱敏電阻的材料常數，又叫熱敏指數。
exp：以自然數 e 為底的指數（ e = 2.71828 …）。

該關系式是經驗公式，只在額定溫度 TN 或額定電阻阻值 RN 的有限範圍內才具有一定的精確度，因為材料常數B 本身也是溫度 T 的函數。

額定零功率電阻值 R25 （Ω）

根據國標規定，額定零功率電阻值是 NTC 熱敏電阻在基準溫度 25 ℃ 時測得的電阻值 R25，這個電阻值就是NTC 熱敏電阻的標稱電阻值。通常所說 NTC 熱敏電阻多少阻值，亦指該值。

材料常數（熱敏指數） B 值（ K ）

B 值被定義為：

RT1 ： 溫度 T1 （ K ）時的零功率電阻值。
RT2 ： 溫度 T2 （ K ）時的零功率電阻值。
T1、T2 ：兩個被指定的溫度（ K ）。

對於常用的 NTC 熱敏電阻， B 值範圍一般在 2000K ～ 6000K 之間。

零功率電阻溫度系數（αT ）

在規定溫度下， NTC 熱敏電阻零動功率電阻值的相對變化與引起該變化的溫度變化值之比值。

αT ： 溫度 T （ K ）時的零功率電阻溫度系數。
RT ： 溫度 T （ K ）時的零功率電阻值。
T ： 溫度（ T ）。
B ： 材料常數。

耗散系數（δ）

在規定環境溫度下， NTC 熱敏電阻耗散系數是電阻中耗散的功率變化與電阻體相應的溫度變化之比值。

δ： NTC 熱敏電阻耗散系數，（ 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，電阻體相應的溫度變化（ K ）。

熱時間常數(τ)

在零功率條件下， 當溫度突變時，熱敏電阻的溫度變化了始未兩個溫度差的 63.2% 時所需的時間，熱時間常數與 NTC 熱敏電阻的熱容量成正比，與其耗散系數成反比。

τ： 熱時間常數（ S ）。
C： NTC 熱敏電阻的熱容量。
δ： NTC 熱敏電阻的耗散系數。

額定功率Pn

在規定的技術條件下，熱敏電阻器長期連續工作所允許消耗的功率。在此功率下，電阻體自身溫度不超過其最高工作溫度。

最高工作溫度Tmax

在規定的技術條件下，熱敏電阻器能長期連續工作所允許的最高溫度。即:

T0-環境溫度。

測量功率Pm

熱敏電阻在規定的環境溫度下，阻體受測量電流加熱引起的阻值變化相對於總的測量誤差來說可以忽略不計時所消耗的功率。
一般要求阻值變化大於0.1%，則這時的測量功率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：

式中：
RT：溫度T時零功率電阻值。
A：與熱敏電阻器材料物理特性及幾何尺寸有關的系數。　
B：B值。
T：溫度（k）。
更精確的表達式為：

式中：

RT：熱敏電阻器在溫度T時的零功率電阻值。
　　　 T：為絕對溫度值，K；
　　　 A、B、C、D：為特定的常數。

應用電路原理圖

溫度測量（惠斯登電橋電路）

溫度控制