熱敏電阻器

電阻值隨温度變化而變化的敏感元件。在工作温度範圍內,電阻值隨温度上升而增加的是正温度係數(PTC)熱敏電阻器；電阻值隨温度上升而減小的是負温度係數(NTC)熱敏電阻器。圖1中為四種常見的熱敏電阻器的電阻－温度特性曲線。曲線 1是金屬熱敏電阻器。它的電阻值隨温度上升而線性增加,電阻温度係數為+0.004K-1左右。曲線2是普通負温度係數熱敏電阻器。它的電阻值隨温度上升而呈指數減小，室温下的電阻温度係數為-0.02K-1～-0.06K-1。曲線3是臨界熱敏電阻器(CTR)。它的電阻值在某一特定温度附近隨温度上升而急劇減小，變化量達到2～4個數量級。曲線4A和4B是鈦酸鋇系正温度係數熱敏電阻器。前者為緩變型，室温下的電阻温度係數在+0.03～+0.08K-1之間；後者為開關型，在某一較小温度區間，電阻值急增幾個數量級，電阻温度係數可達+0.10～+0.60K-1。

1871年西門子公司首先用純鉑製成測温用鉑熱敏電阻器，之後又出現純銅和純鎳熱敏電阻器。這類純金屬熱敏電阻器有極好的重複性和穩定性。早在1834年以前，M.法拉第就發現硫化銀等半導體材料具有很大的負電阻温度係數。但直到20世紀30年代，才使用硫化銀、二氧化鈾等材料製成有實用價值的熱敏電阻器。1940年美國J.A.貝克等人發現某些過渡金屬氧化物經混合燒結後，成為具有很大負温度係數的半導體，而且性能相當穩定。1946年後生產的普通負温度係數熱敏電阻器，絕大多數是用這種合成氧化物半導體製成的。1954年P.W.哈依曼等人發現添加微量稀土元素的鈦酸鋇陶瓷具有較理想的正電阻温度係數,以後在此基礎上製成了熱敏電阻器,並發展成系列品種，應用範圍日益擴大。

熱敏電阻器種類繁多，一般按阻值温度係數可分為負電阻温度係數（以下簡稱負温係數）和正電阻温度係數（以下簡稱正温係數）熱敏電阻器；

按其阻值隨温度變化的大小可分為：緩變和突變型；

按其受熱方式可分為：直熱式和旁熱式；

按其工作温度範圍可分為：常温、高温和超低温熱敏電阻器；

按其結構分類有：棒狀、圓片、方片、墊圈狀、球狀、線管狀、薄膜以及厚膜等熱敏電阻器。

是對温度靈敏度高，熱惰性小，壽命長，體積小，結構簡單，以及可製成各種不同的外形結構。因此，隨着工農業生產以及科學技術的發展，這種元件已獲得了廣泛的應用，如温度測量、温度控制、温度補償、液麪測定、氣壓測定、火災報警、氣象探空、開關電路、過荷保護、脈動電壓抑制、時間延遲、穩定振幅、自動增益調整、微波和激光功率測量等等。

隨着近代軍事技術、特別是空間技術的發展，對熱敏電阻器除了要求高可靠、長壽命、超高温和超低温外，還需要靈敏度更高、不需致冷、性能優良的測輻射功率的熱敏器件。

熱敏電阻器的主要特性參數有電阻－温度特性、電壓-電流特性和熱時間常數。

①　電阻-温度特性：特性曲線。金屬熱敏電阻器的電阻-温度關係可表示為

Rt=R0(1+αt)　(1)

式中Rt為温度t攝氏度時的電阻值,R0為温度0攝氏度時的電阻值，α 為工作温度區間的平均温度係數。普通負温度係數熱敏電阻器的電阻温度關係可表示為

RT=AeB/T　 (2)

式中 RT為温度T(K)時的電阻值，A為與熱敏電阻器材料和結構有關的係數,B為材料的特性常數。根據温度係數的定義，（見圖2）。

於是，α和B的關係是 （見圖3）

臨界熱敏電阻器以及鈦酸鋇系正温度係數熱敏電阻器的電阻温度關係不易用數學式表達，一般用特性曲線或某温度下的電阻温度係數值來表示。

②　電壓-電流特性：在規定温度和靜止空氣中,熱敏電阻器達到熱平衡時兩端的電壓與其中流過的穩態電流之間的關係，通常呈非線性。

③　熱時間常數：當環境温度從温度T1突變到温度T2，熱敏電阻體的温度變化到等於(T2-T1)的63.2%時所需的時間。

熱敏電阻器用途十分廣泛。主要的應用方面有:

①利用電阻-温度特性來測量温度、控制温度和元件、器件、電路的温度補償；

②利用非線性特性完成穩壓、限幅、開關、過流保護作用；

③利用不同媒質中熱耗散特性的差異測量流量、流速、液麪、熱導、真空度等；

④利用熱慣性作為時間延遲器。