什么是热敏电阻器?

[拼音]：remin dianzuqi

[外文]：thermistor

电阻值随温度变化而变化的敏感元件。在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。图中为四种常见的热敏电阻器的电阻－温度特性曲线。曲线 1是金属热敏电阻器。它的电阻值随温度上升而线性增加，电阻温度系数为+0.004K-1左右。曲线2是普通负温度系数热敏电阻器。它的电阻值随温度上升而呈指数减小，室温下的电阻温度系数为-0.02K-1～-0.06K-1。曲线3是临界热敏电阻器(CTR)。它的电阻值在某一特定温度附近随温度上升而急剧减小，变化量达到2～4个数量级。曲线4A和4B是钛酸钡系正温度系数热敏电阻器。前者为缓变型，室温下的电阻温度系数在+0.03～+0.08K-1之间；后者为开关型，在某一较小温度区间，电阻值急增几个数量级，电阻温度系数可达+0.10～+0.60K-1。

1871年西门子公司首先用纯铂制成测温用铂热敏电阻器，之后又出现纯铜和纯镍热敏电阻器。这类纯金属热敏电阻器有极好的重复性和稳定性。早在1834年以前，M.法拉第就发现硫化银等半导体材料具有很大的负电阻温度系数。但直到20世纪30年代，才使用硫化银、二氧化铀等材料制成有实用价值的热敏电阻器。1940年美国J.A.贝克等人发现某些过渡金属氧化物经混合烧结后，成为具有很大负温度系数的半导体，而且性能相当稳定。1946年后生产的普通负温度系数热敏电阻器，绝大多数是用这种合成氧化物半导体制成的。1954年P.W.哈依曼等人发现添加微量稀土元素的钛酸钡陶瓷具有较理想的正电阻温度系数，以后在此基础上制成了热敏电阻器，并发展成系列品种，应用范围日益扩大。

热敏电阻器可按电阻温度特性、材料、结构、工作方式、工作温度和用途分类。

热敏电阻器的主要特性参数有电阻－温度特性、电压-电流特性和热时间常数。

（1）电阻-温度特性：特性曲线如图所示。金属热敏电阻器的电阻-温度关系可表示为Rt＝R0(1＋αt) (1)

式中Rt为温度t


时的电阻值，R0为温度0


时的电阻值，α 为工作温度区间的平均温度系数。普通负温度系数热敏电阻器的电阻温度关系可表示为RT＝AeB/T (2)

式中 RT为温度T(K)时的电阻值，A为与热敏电阻器材料和结构有关的系数，B为材料的特性常数。根据温度系数的定义，


。于是，α和B的关系是

临界热敏电阻器以及钛酸钡系正温度系数热敏电阻器的电阻温度关系不易用数学式表达，一般用特性曲线或某温度下的电阻温度系数值来表示。

（2）电压-电流特性：在规定温度和静止空气中，热敏电阻器达到热平衡时两端的电压与其中流过的稳态电流之间的关系，通常呈非线性。

（3）热时间常数：当环境温度从温度T1突变到温度T2，热敏电阻体的温度变化到等于(T2-T1)的63.2％时所需的时间。

热敏电阻器用途十分广泛。主要的应用方面有：

（1）利用电阻-温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；

（2）利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用；

（3）利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等；

（4）利用热惯性作为时间延迟器。

参考书目

Herbert B. Sachse，Semiconducting Temperature Sensors and their Applications，John Wiley， New York，1975.