熱敏電阻的電阻值會(huì)隨溫度增加呈線性上升，外型為為軸向引線玻璃封裝結(jié)構(gòu)，具有體積小、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、外形標(biāo)準(zhǔn)化、高精度和快速反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，并具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性、復(fù)現(xiàn)性，重復(fù)百萬(wàn)次特性曲線不
變，可在高溫和高濕的惡劣環(huán)境下使用，常用于通訊、汽車、儀表、計(jì)算器、家電等行業(yè)的溫度測(cè)量和控制，本文將介紹熱敏電阻并介紹其相關(guān)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:熱敏電阻
一、 簡(jiǎn)介：
熱敏電阻(Thermistor， Thermal Resistor 之縮寫，簡(jiǎn)稱 TSR)，它是一種對(duì)溫度（熱)相當(dāng)敏感的電阻，主要功能都是提供斷電功能，類似于保險(xiǎn)絲，與保險(xiǎn)絲的差別在于，保險(xiǎn)絲在電流過(guò)大而斷電后
無(wú)法恢復(fù)通電功能，需要更換新的保險(xiǎn)絲；熱敏電阻因電流異常而斷電后，若電流及溫度再次回復(fù)正常，即會(huì)自動(dòng)恢復(fù)通電功能，不必更換零件即可重復(fù)使用，達(dá)到保護(hù)電子組件之目的。[2]熱敏電阻使
用范圍相當(dāng)廣，譬如:各類消費(fèi)性電子、玩具、家用電器、工業(yè)測(cè)量產(chǎn)品以及個(gè)人計(jì)算機(jī)必須具備之量測(cè)設(shè)備，而「熱敏電阻器」則是最容易取得的溫度感測(cè)組件?！笩崦綦娮杵鳌鼓芤颦h(huán)境溫度高低而改
變電阻器值大小。如果我們能了解它的特性，改進(jìn)它的缺點(diǎn)，減少讀取溫度誤差加強(qiáng)其準(zhǔn)確度，將可減少電路損壞，不僅可降低廠商成本，更可拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用在電子、信息、通訊、家電、
汽車、生醫(yī)、航天等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。[3]熱敏電阻如同 RTD，均為感熱性的半導(dǎo)體，且其電阻將隨溫度產(chǎn)生變化。熱敏電阻是由金屬氧化半導(dǎo)體 (MOS) 材料所構(gòu)成，并封閉于玻璃或環(huán)氧樹(shù)脂中。同時(shí)，熱敏
電阻的額定電阻 (Nominal resistance) 值一般均高于 RTD (從 2,000 ~ 10,000 Ù)，且可使用于較低的電流。[
二、 熱敏電阻種類及特性：
熱敏電阻是一種電阻值對(duì)溫度極為敏感的半導(dǎo)體組件，因材質(zhì)不同，它可分為正溫度系數(shù)(PTC, Positive Temperature Coefficient)及負(fù)溫度系數(shù)(NTC, Negative Temperature Coefficient)熱敏電阻
兩種。[3]
(一) 正溫度系數(shù)(PTC)
依其所使用原料可分為陶瓷正溫度系數(shù)(CPTC，Ceramic PTC)熱敏電阻及高分子正溫度系數(shù)(PPTC，Polymeric PTC)熱敏電阻兩類。 CPTC 熱敏電阻是由鈦酸鋇、二氧化鈦
等材料添加少量稀土元素經(jīng)高溫?zé)瞥?，這種組件于某段溫度范圍會(huì)維持穩(wěn)定的低電阻值，直至溫度高于材料承受的溫度時(shí)，其阻值就會(huì)大幅增加。
PPTC 熱敏電阻主要是由聚乙稀及具導(dǎo)電性的碳黑微粒所制成。當(dāng)有過(guò)大電流流過(guò)該器件時(shí)，它會(huì)因發(fā)熱而膨脹；其膨脹將使碳微粒分散開(kāi)，阻抗增加。這使器件更快地發(fā)熱并膨脹得更大，阻抗再次增加
，使電路中的電流明顯地減少。當(dāng)電源和故障解除后，它將收縮到其原來(lái)的形狀，并恢復(fù)為低阻抗?fàn)顟B(tài)。
(二) 負(fù)溫度系數(shù)(NTC)
NTC 是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為材料制造的半導(dǎo)體陶瓷組件，因這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，其導(dǎo)電方式類似鍺、硅等半導(dǎo)體，在溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子(電子)數(shù)目較
少，所以電阻值較高；隨著溫度上升，載流子數(shù)目增加，電阻值隨之下降。根據(jù)用途不同，NTC 熱敏電阻器之形狀區(qū)分為圓球型、圓片型、棒球型、二極管型或片式等形狀。大部分都具有高耐熱性、高
可靠性、高精度。用來(lái)作為溫度測(cè)定、溫度控制或電路的溫度補(bǔ)償。
三、 使用注意事項(xiàng)：
(一) 自熱問(wèn)題
由于熱敏電阻器是一個(gè)電阻器，電流流過(guò)它時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，因此電路設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保串聯(lián)電阻器足夠大，以防止熱敏電阻器自熱過(guò)度，否則系統(tǒng)測(cè)量的是熱敏電阻器發(fā)出的熱，而不是周圍環(huán)境的
溫度。
(二) 熱跑脫（Thermal runaway)現(xiàn)象
例如使用NTC的時(shí)候，電阻隨溫度上升而下降，將使流經(jīng)NTC的電流增加，此時(shí)NTC的功率損耗，電流便以平方倍使功率損耗快速增加，功率損耗增加后，產(chǎn)生的熱效應(yīng)變大，溫度就隨之上升，使得NTC的
的電阻值再次下降，電流接著又增加，如此循環(huán)，最后因超過(guò)NTC負(fù)荷之瓦特?cái)?shù)而燒掉。
(三) 累積誤差
熱敏電阻器的電阻會(huì)隨溫度而變化。為求準(zhǔn)確度，設(shè)計(jì)電路時(shí)要注意組件的精度，包括電阻器、參考電壓及熱敏電阻器本身，仔細(xì)算出所有組件的累積誤差，以便和熱敏電阻器的精度相配合。
(四) 反應(yīng)速度不同
不同型號(hào)的熱敏電阻器因溫度不同，所造成的電阻器變化速度亦不同，故必須因應(yīng)不同的用途，選擇不同型號(hào)的熱敏電阻器。
四、 相關(guān)功能：
(一) 保護(hù)組件
例如高分子正溫度系數(shù)熱敏電阻（PPTC）是利用特殊的高分子混合導(dǎo)電的顆粒而形成導(dǎo)電高分子，在正常的環(huán)境溫度下，材料內(nèi)部的導(dǎo)電顆粒含形成低阻抗的結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度上升至材料的轉(zhuǎn)換溫度以上時(shí)
，高分子的結(jié)構(gòu)由結(jié)晶狀態(tài)變成非結(jié)晶態(tài)，并伴隨著體積增加使導(dǎo)電顆粒分開(kāi)而使阻抗急遽增高當(dāng)電路中電流突然增加， PPTC 熱敏電阻溫度亦隨之上升，當(dāng)溫度上升超過(guò)轉(zhuǎn)折溫度(Tt)時(shí)，急遽增加的
阻抗可**突波電流的大小，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)組件的目的。
(二) 溫度補(bǔ)償
因負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)的電阻值可以隨溫度的上升而下降，將負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻放入電路，沒(méi)有負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻前之電路總阻值含隨溫度上升(Rc)，而加上負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻做補(bǔ)償后，電
路總阻值RTotal 不隨溫度改變而有明顯變化。
(三) 液位傳感器
當(dāng)電流增加，NTC 熱敏電阻產(chǎn)生的熱使組件本身的溫度上升，并與環(huán)境進(jìn)行熱交換。液位傳感器，是利用 NTC 熱敏電阻在液體和空氣中的熱散失差異，當(dāng)電流增加，NTC 熱敏電阻通以電流后產(chǎn)生焦耳熱
而升溫，其熱量傳導(dǎo)至周圍介質(zhì)，平衡溫度將隨介質(zhì)種類而不同。利用此方法可檢知 NTC 熱敏電阻在液體中或空氣中，以適時(shí)啟動(dòng)警示燈。
五、 相關(guān)應(yīng)用：
(一) 在電池電路中使用熱敏電阻，就可以檢測(cè)過(guò)量的電流或電流的過(guò)熱，從而調(diào)整充電的速率。其結(jié)果是，電池開(kāi)始充電時(shí)的電流會(huì)比較大，這樣，在比較短的時(shí)間內(nèi)就可以以較大的充電電流
快速充電。而當(dāng)將要達(dá)到臨界電流或臨界溫度時(shí)，可以控制充電的速度使之降低，然后，再比較平穩(wěn)地完成充電。
(二) 筆記本計(jì)算機(jī)越來(lái)越小的尺寸也對(duì)工程師進(jìn)出了挑戰(zhàn)。計(jì)算機(jī)的主板對(duì)溫度是非常敏感的，而主板又是非常接近發(fā)熱的電源電路，不斷提高的CPU主頻不僅提高了CPU的速度，也使得它的工
作溫度更高了。在這種場(chǎng)合，表面封裝式熱敏電阻既可以快速響應(yīng)來(lái)進(jìn)行過(guò)熱的保護(hù)，也比較容易使用，但有時(shí)也無(wú)法將熱敏電阻安裝在需要的位置。將表面封裝式熱敏電阻結(jié)合一種特殊形狀的帶狀線
可以將溫度敏感組件放在特定的敏感點(diǎn)，從而進(jìn)一步提高了保護(hù)的能力。
(三) 食品和藥品工業(yè)在運(yùn)輸過(guò)程中也使用溫度控制來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量。為了防止部分或全部地?fù)p失藥品的有效性，有不少藥品在運(yùn)輸中要精確地控制溫度和溫度。在運(yùn)輸過(guò)程中溫度記錄器不斷
地管理著運(yùn)輸?shù)臈l件。典型的記錄器可能是一組放在不同位置的測(cè)試卡，它可以包含內(nèi)部熱敏電阻組件，外部熱敏電阻探針，或兩者兼而有之。
六、 討論及結(jié)論：
長(zhǎng)期以來(lái)，熱敏電阻廣泛地用來(lái)測(cè)量水的溫度?，F(xiàn)在，則有許多新的應(yīng)用，這些應(yīng)用中有許多是應(yīng)用在豪華轎車中的，而且這將很快成為熱敏電阻的一種主流的應(yīng)用。 現(xiàn)在對(duì)熱敏電阻工業(yè)提出了更高的
要求：更小的尺寸、更高的穩(wěn)定性、更好的高溫測(cè)試性能，等等，在這些方面現(xiàn)在都取得了進(jìn)展。在這些進(jìn)展的基礎(chǔ)上將會(huì)有許多更新的應(yīng)用：包括更精確的患者溫度的監(jiān)控、微小溫差傳感器、用來(lái)改
進(jìn)燃料效率的汽車中的高溫傳感器，等等，?；仡櫉崦綦娮钁?yīng)用200年來(lái)的進(jìn)展，可以相信，現(xiàn)在熱敏電阻工業(yè)和研究的進(jìn)展一定可以滿足電子工業(yè)現(xiàn)在和將來(lái)對(duì)于熱敏傳感所提出的各種需求。
(一) 熱敏電阻器的種類及特性
1、正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻，其阻值隨著溫度上升而上升。
2、負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻，其阻值隨著溫度上升而下降。
(二) 使用熱敏電阻器須注意的地方
1、注意電流量
熱敏電阻器有自熱效應(yīng)，加在熱敏電阻器上的電壓不可太高，避免誤差產(chǎn)生，所以只能用微弱電流驅(qū)動(dòng)。
2、注意自熱現(xiàn)象
不可將 PTC 熱敏電阻器與其他組件串聯(lián)來(lái)獲得更高的電壓或功率，因自熱現(xiàn)象，會(huì)使兩端電壓過(guò)高，導(dǎo)致熱敏電阻器的擊穿。
3、熱敏電阻的保護(hù)方法
不可將無(wú)保護(hù)之熱敏電阻器用于導(dǎo)電液體或浸蝕在還原氣體中，因?yàn)闀?huì)使熱敏電阻器之特性發(fā)生變化。
4、熱敏電阻的靈敏度
熱敏電阻器可以并聯(lián)電阻器使用，以改善熱敏電阻器對(duì)溫度的變化曲線的線性度，但是電阻器的變化量將減少，使得靈敏度降低。
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