深入淺出常用元器件系列——NTC熱敏電阻

　　NTC熱敏電阻(Negative Temperature Coefficient Thermistor)是一種由錳(Mn)、鎳(Ni)、銅(Cu)等成分構(gòu)成的氧化物燒結(jié)體。NTC熱敏電阻是一種隨著溫度的變化其電阻阻值呈相反趨勢(shì)變化，且變化率極大的半導(dǎo)體電阻器。通常熱敏電阻可用在溫度檢測(cè)、溫度補(bǔ)償、防浪涌等場(chǎng)合。

　　NTC熱敏電阻的阻值(R_T)與熱力學(xué)溫度(T)的典型關(guān)系曲線如下圖所示，可見(jiàn)隨著溫度的升高，R_T迅速減小。

　　上述關(guān)系可采用下式的指數(shù)關(guān)系表示。

　　其中，式中R_T0為熱敏電阻在溫度T0(熱力學(xué)溫度)下的阻值，B為熱敏指數(shù)，與熱敏電阻的半導(dǎo)體材料和加工工藝有關(guān)。

　　1. 溫度傳感器及非線性校正

　　NTC熱敏電阻是一類(lèi)在工業(yè)測(cè)溫領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛的溫度傳感器。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。

　　上圖表示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。