什么是NTC熱敏電阻?5分鐘徹底搞懂NTC熱敏電阻!
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負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻又稱(chēng)NTC熱敏電阻,是一類(lèi)電阻值隨溫度增大而減小的一種傳感器電阻。廣泛用于各種電子元件中,如溫度傳感器、可復(fù)式保險(xiǎn)絲及自動(dòng)調(diào)節(jié)的加熱器等。
NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫(xiě),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。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(lèi)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(電子和空穴)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100~1000000歐姆,溫度系數(shù)-2%~-6.5%。NTC熱敏電阻器可廣泛用于測(cè)溫、控溫、溫度補(bǔ)償?shù)确矫?。NTC熱敏電阻器的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的階段.1834年,科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了硫化銀有負(fù)溫度系數(shù)的特性.1930年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)氧化亞銅-氧化銅也具有負(fù)溫度系數(shù)的性能,并將之成功地運(yùn)用在航空儀器的溫度補(bǔ)償電路中.隨后,由于晶體管技術(shù)的不斷發(fā)展,熱敏電阻器的研究取得重大進(jìn)展.1960年研制出了NTC熱敏電阻器。
長(zhǎng)壽命NTC熱敏電阻,是對(duì)NTC熱敏電阻認(rèn)識(shí)的提升,強(qiáng)調(diào)電阻壽命的重要性。NTC熱敏電阻最重要的是壽命,在經(jīng)得起各種高精度、高靈敏度、高可靠、超高溫、高壓力考驗(yàn)后,它仍很長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。
壽命是NTC熱敏電阻的一個(gè)重要性能,與精度、靈敏度等其他參數(shù)存在辯證關(guān)系。一個(gè)NTC電阻產(chǎn)品,必須首先長(zhǎng)壽命,才能保證其他性能的發(fā)揮;而其他性能的優(yōu)秀,依賴(lài)到生產(chǎn)工藝達(dá)到一定技術(shù)水平,這讓NTC的長(zhǎng)壽命變成可能。
很多高科技電子產(chǎn)品,在超高溫、超高壓及其他惡劣條件下,需要熱敏電阻發(fā)揮穩(wěn)定的控溫、測(cè)溫功能,多數(shù)廠家一味追求NTC熱敏電阻的精度、靈敏度、漂移值等常規(guī)性能的穩(wěn)定發(fā)揮,忽視了電阻的壽命,導(dǎo)致因NTC無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間工作而影響電子產(chǎn)品的使用。如此一來(lái),所有的精度、靈敏度、耐高溫等等,都變得沒(méi)有意義。
與半導(dǎo)體集成溫度傳感器相比,NTC熱敏電阻具有測(cè)溫范圍寬、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn);與鉑熱電阻或熱電偶相比,NTC熱敏電阻具有靈敏度高、電路簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。
熱敏電阻的溫度測(cè)量范圍可達(dá)-100℃~500℃,其靈敏度可達(dá)-44000ppm/℃(25℃時(shí)),其實(shí)際使用尺寸十分靈活,可小至0.01英寸或更小的直徑,最大幾乎沒(méi)有限制。額定室溫電阻取決于其半導(dǎo)體材料、大小、形狀以及電極的接觸面積,厚而窄的熱敏電阻具有相對(duì)較高的阻值,而形狀薄而寬的則具有較低的阻值。
由于用作溫度傳感器時(shí),通常需要較好的線性度。但熱敏電阻的阻值與溫度之間呈指數(shù)關(guān)系變化,在較大溫度范圍內(nèi),阻值與溫度的關(guān)系具有比較嚴(yán)重的非線性。此時(shí),進(jìn)行非線性較正會(huì)取得較好的效果。
通常采用的NTC熱敏電阻非線性校正的方式是采用一個(gè)溫度系數(shù)較小的固定電阻與NTC熱敏電阻并聯(lián),這種方法簡(jiǎn)單易用且校正效果較好,它具有將NTC熱敏電阻曲線冷端向下拉的作用。
熱敏電阻本身的溫度特性曲線及并聯(lián)電阻進(jìn)行校正后的溫度特性曲線。兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí),較低電阻值的作用更大,在冷端(接近T1)熱敏電阻值阻值較高,并聯(lián)固定電阻起主要作用,熱敏電阻自身較陡峭的阻值變化(大溫度系數(shù))由于固定電阻的作用而變得相對(duì)平坦;而熱端(接近T4),熱敏電阻相對(duì)于固定電阻阻值較低,因此熱敏電阻的阻值變化作用明顯。
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