負(fù)溫度系數(shù)溫度傳感器
●熱敏電阻是精細(xì)陶瓷半導(dǎo)體的感熱元件
熱敏電阻是對(duì)熱敏感的電阻體，其阻值隨溫度變化而發(fā)生顯著變化的半導(dǎo)體。一般的物質(zhì)溫度上升時(shí)，
電阻值漸增。我們的NTC熱敏電阻的電阻值隨溫度上升而顯著減少。
※負(fù)溫度系數(shù)(英文名稱：Negative Temperature Coefficient；英文縮寫：NTC)
以下說(shuō)明僅限于NTC熱敏電阻。
熱敏電阻是一種由Mn(錳)，Ni(鎳) ，Co(鈷)為主多種金屬氧化物為原料燒結(jié)而成的精細(xì)陶瓷半導(dǎo)體的
感熱元件。工作溫度在-50～+500℃之間，涵蓋了日常溫度控制所需的溫度范圍。由于熱敏電阻體積小，又
穩(wěn)定性好且響應(yīng)性高，因而大量被使用在家用電器和工業(yè)儀器的溫度傳感器或溫度補(bǔ)償元件等用途上。
●熱敏電阻的物理性質(zhì)
4個(gè)常數(shù)來(lái)決定熱敏電阻特性
熱敏電阻特性，基本上是以[電阻值 R]·[B值 B]·[耗散常數(shù)δ]·[熱時(shí)間常數(shù)τ]這4個(gè)常數(shù)來(lái)決定。
基本上用這4個(gè)常數(shù)，另外有時(shí)候以「電流-電壓特性」和「電阻溫度系數(shù)」為補(bǔ)助表示。
1） 電阻值
熱敏電阻的電阻值規(guī)定如下。
在規(guī)定的環(huán)境溫度下，阻體受檢測(cè)電流自身發(fā)熱引起的電阻值變化相對(duì)于總的檢測(cè)誤差可以忽略不計(jì)的檢測(cè)電功率測(cè)得的熱敏電阻的直流電阻值。
通常以標(biāo)準(zhǔn)化的檢測(cè)電流值和公司內(nèi)設(shè)計(jì)的超高精度恒溫槽檢測(cè)熱敏電阻的電阻值。
熱敏電阻是通稱NTC的「負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻」，具備隨溫度上升而其電阻值減少的特點(diǎn)。
熱敏電阻的[電阻值R]和[絕對(duì)溫度T]的關(guān)系可近似地用下式表示。
因?yàn)殡娐吩O(shè)計(jì)上理想的熱敏電阻特性是工作溫度范圍內(nèi)的電阻值變化100Ω?100kΩ，所以從各種各樣的特性選擇適合的規(guī)格時(shí)，此電阻值能作為參考值。
1） B值
B值是表示對(duì)溫度變化的熱敏電阻感度的物性值。
NTC熱敏電阻的特點(diǎn)是隨著溫度升高而其電阻值減少的。其電阻值變化率以B值來(lái)表示。在線圖上的
傾斜度也能表示變化率。
其傾斜度大(即B值大)，也就是說(shuō)對(duì)溫度變化的感度高。
表示變化率的B值是兩個(gè)環(huán)境溫度之間的電阻值變化來(lái)計(jì)算出來(lái)。
B值和電阻值不同，把熱敏電阻芯片尺寸,改變也不會(huì)調(diào)整B值的規(guī)格。
熱敏電阻芯片的材料組成決定了B值規(guī)格。而且B值大的熱敏電阻是電阻值也高，所以不能自由地組合電阻值和B值。
比如，雖然電阻值非常高，但是B值極小的熱敏電阻是開發(fā)難度特別高的。
我們的熱敏電阻規(guī)格類型具備電阻值和B值的多種組合。
如果需要定制特殊B值的話，請(qǐng)咨詢我們。
B值0℃/100℃的計(jì)算例。
3） 耗散常數(shù)
耗散常數(shù)δ是在靜止空氣環(huán)境中依通電熱敏電阻自身發(fā)熱升高1℃時(shí)需要的電功率(mW/℃)。
在周圍溫度Ta外加電功率W時(shí)，熱敏電阻自身發(fā)熱終于到溫度T的話，成立如下關(guān)系。
耗散常數(shù)相當(dāng)就熱敏電阻自身溫度升高1℃的電功率。但是此溫度和周圍環(huán)境溫度的誤差也被反映到檢測(cè)數(shù)據(jù)。因此，設(shè)計(jì)電路時(shí)，不妨礙檢測(cè)的范圍內(nèi)應(yīng)該以控制外加電功率抑制自身發(fā)熱。
因?yàn)楹纳⒊?shù)δ是「自身發(fā)熱」和「放熱」的平衡來(lái)決定，所以根據(jù)熱敏電阻周圍的環(huán)境，顯著變化。
如果熱傳導(dǎo)率高的材料用在熱敏電阻周圍，就會(huì)助長(zhǎng)放熱，結(jié)果耗散常數(shù)δ也會(huì)增大。反過來(lái)低放熱性結(jié)構(gòu)時(shí)的耗散常數(shù)δ可能會(huì)較小，因此裝配材料的選擇是特別重要。
裝配后，在實(shí)際工作環(huán)境(空氣，水，油，熱板的接觸等)中，由實(shí)際檢測(cè)耗散常數(shù)δ獲得實(shí)際工作符合的數(shù)據(jù)。
4） 熱時(shí)間常數(shù)
熱時(shí)間常數(shù)是表示熱敏電阻追隨周圍溫度變化的響應(yīng)性程度。
熱敏電阻周圍環(huán)境溫度從T1變化到T2時(shí)，經(jīng)過時(shí)間t(sec.)和熱敏電阻溫度T之間成立以下關(guān)系。
關(guān)系式中的τ(sec.)就是熱時(shí)間常數(shù)。
t=τ的話，可以表示如下。
就此熱敏電阻的溫度變化到初期溫差的63.2％所需要的時(shí)間定義為熱時(shí)間常數(shù)τ(sec.)。
單有被定義為熱時(shí)間常數(shù)的時(shí)間，熱敏電阻溫度不會(huì)到達(dá)周圍環(huán)境溫度。
熱時(shí)間常數(shù)τ(sec.)n倍時(shí)的溫度變化率如下。用熱時(shí)間常數(shù)
τ(sec.)的約7倍就熱敏電阻溫度會(huì)到達(dá)周圍環(huán)境溫度。
τ = 63.2%, 2τ = 86.5%, 3τ = 95.0%, ???? 7τ ≒ 100%
因?yàn)闊崦綦娮梵w積越小越響應(yīng)速度快，所以小型熱敏電阻的熱時(shí)間常數(shù)τ會(huì)較小。另外由于熱敏電
阻裝配結(jié)構(gòu)，響應(yīng)速度會(huì)顯著變化，因此應(yīng)該十分留意工作環(huán)境，還要選擇熱傳導(dǎo)率高的材料。
5） 電流-電壓特性（I-V特性）
電流-電壓特性(I-V特性)是熱敏電阻通電時(shí)的電壓變化表示在線圖上的。
NTC熱敏電阻的電流-電壓特性(I-V特性)的特點(diǎn)是隨著電流值增大，電壓值也線圖上直線地增大。但是
到達(dá)有的電流值后電壓值開始減少。
通電后熱敏電阻開始自身發(fā)熱，隨著電流量增大，發(fā)熱量也繼續(xù)增大。
由于導(dǎo)線的放熱及熱敏電阻表面的放熱(依輻射)，自身發(fā)熱量較小時(shí)的放熱量比發(fā)熱量較大。因此熱
敏電阻因自身發(fā)熱的溫度變化不發(fā)生，而電阻值也不會(huì)受影響。依照歐姆定律，電流和電壓是比例關(guān)系。
但是發(fā)熱量超過放熱量的話，因自身發(fā)熱而熱敏電阻溫度會(huì)升高，受此影響地電阻值也減少就電流和電壓的比例關(guān)系會(huì)消滅。為此越過境界值后電壓值逐漸減少的。
熱敏電阻元件的電流-電壓特性表示在以下線圖。熱敏電阻自身發(fā)熱給電阻值變化的影響微小的范圍內(nèi)(線圖上用直線表示的領(lǐng)域內(nèi))，應(yīng)該通常使用。
而且超過線圖頂點(diǎn)的外加電壓使用時(shí)，熱敏電阻進(jìn)入「失控模式(電阻值減少和自身發(fā)熱之間不斷地重復(fù))」，經(jīng)短時(shí)間有可能會(huì)炙熱破損，應(yīng)該特別注意。
6） 電阻溫度系數(shù)α
電阻溫度系數(shù)是表示熱敏電阻每1℃的電阻值變化率。單位是％/℃。
電阻溫度系數(shù)α表示為。在這里將熱敏電阻的阻值R和絕對(duì)溫度T的關(guān)系式(請(qǐng)參照電阻值)，用溫度T微分，將α代入所求公式，可以表示如下。
電阻溫度系數(shù)α的符號(hào)(-)表示隨著溫度升高熱敏電阻電阻值會(huì)減少的。B值是3400K，求20℃附近的電阻溫度系數(shù)的話
電阻溫度系數(shù)α≒-4％/℃。
一般金屬及合金隨著溫度升高電阻值會(huì)增大。對(duì)1℃的溫度變化，其溫度系數(shù)是0.4％(金),0.39％(鉑)，
較大的也0.66％(鐵)，0.67％(鎳)程度。但熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)是約-4％。換言之，對(duì)微小溫度變化也，
熱敏電阻的電阻值會(huì)顯著變化。可以說(shuō)熱敏電阻傳感器適用精密溫度檢測(cè)和微小溫差控制。
7） 絕緣電阻
熱敏電阻元件的絕緣電阻是「導(dǎo)線←→玻璃」之間的絕緣性。
確保耐久性能上，充分的絕緣性是很重要。我們對(duì)全部熱敏電阻產(chǎn)品進(jìn)行全數(shù)檢測(cè)絕緣電阻。
檢測(cè)絕緣電阻辦法表示在下圖。
金屬制容器里充填導(dǎo)電性的絕緣檢測(cè)液，將熱敏電阻浸漬至玻璃頭部。
首先將絕緣電阻試驗(yàn)器的陽(yáng)極(+)連接熱敏電阻導(dǎo)線，其次將絕緣電阻試驗(yàn)器的陰極(-)連接金屬制容器，
然后檢測(cè)「導(dǎo)線←→玻璃」之間的絕緣性。
