热敏电阻的工作原理

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1、热敏电阻的工作原理 热敏电阻是一种敏感元件，根据温度系数的不同可分为正温度系数热 敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)。热敏电阻的典型特征是温 度敏感性，在不同温度下电阻值不同。正温系数热敏电阻器(PTC)在 较高温度下阻值较高，负温系数热敏电阻器在较高温度下阻值较低。 它们属于半导体器件。但需要指出的是，热敏电阻不属于进出口关税项目85.41 中的半导体 器件。热敏电阻的主要特点是：热敏电阻热敏电阻 灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10 100倍以上，能检 测出10-6C的温度变化； 工作温度范围宽，常温器件适用于-55C315C,高温器件适用 温度高于315C(目前最高可达到

2、 2000C)，低温器件适用于 -273C-55C; 体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血 管的温度； 使用方便，电阻值可在0.1 100kQ间任意选择； 易加工成复杂的形状，可大批量生产； 稳定性好、过载能力强。2 工作原理热敏电阻将长期处于不动作状态；当环境温度和电流处于c区时热 敏电阻的散热功率与发热功率接近，因而可能动作也可能不动作。热 敏电阻在环境温度相同时，动作时间随着电流的增加而急剧缩短；热 敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电 流及动作电流。1、ptc效应是一种材料具有 ptc（positive temperature coeffic

3、ient） 效应，即正温度系数效应，仅指此材料的电阻会随温度的升高而增加。 如大多数金属材料都具有ptc效应。在这些材料中，ptc效应表现为 电阻随温度增加而线性增加，这就是通常所说的线性ptc效应。2、非线性ptc效应经过相变的材料会呈现出电阻沿狭窄温度范围内 急剧增加几个至十几个数量级的现象，即非线性ptc效应，相当多种 类型的导电聚合体会呈现出这种效应，如高分子ptc热敏电阻。这些 导电聚合体对于制造过电流保护装置来说非常有用。3、高分子ptc热敏电阻用于过流保护高分子ptc热敏电阻又经常被 人们称为自恢复保险丝（下面简称为热敏电阻），由于具有独特的正 温度系数电阻特性，因而极为适合用作

4、过流保护器件。热敏电阻的使 用方法象普通保险丝一样，是串联在电路中使用。当电路正常工作时，热敏电阻温度与室温相近、电阻很小，串联在电 路中不会阻碍电流通过；而当电路因故障而出现过电流时，热敏电阻 由于发热功率增加导致温度上升，当温度超过开关温度（ts，见图1） 时，电阻瞬间会剧增，回路中的电流迅速减小到安全值.为热敏电阻 对交流电路保护过程中电流的变化示意图。热敏电阻动作后，电路中 电流有了大幅度的降低，图中t为热敏电阻的动作时间。由于高分子 ptc热敏电阻的可设计性好，可通过改变自身的开关温度(ts )来调 节其对温度的敏感程度，因而可同时起到过温保护和过流保护两种作 用，如kt16 - 1

5、700dl规格热敏电阻由于动作温度很低，因而适用于 锂离子电池和镍氢电池的过流及过温保护。环境温度对高分子ptc热 敏电阻的影响高分子ptc热敏电阻是一种直热式、阶跃型热敏电阻， 其电阻变化过程与自身的发热和散热情况有关，因而其维持电流(ihold )动作电流(itrip )及动作时间受环境温度影响。当环境温 度和电流处于a区时，热敏电阻发热功率大于散热功率而会动作；当 环境温度和电流处于b区时发热功率小于散热功率高分子ptc热敏 电阻由于电阻可恢复，因而可以重复多次使用。图6为热敏电阻动作 后，恢复过程中电阻随时间变化的示意图。电阻一般在十几秒到几十 秒中即可恢复到初始值1.6倍左右的水平，

6、此时热敏电阻的维持电流 已经恢复到额定值，可以再次使用了。面积和厚度较小的热敏电阻恢 复相对较快；而面积和厚度较大的热敏电阻恢复相对较慢。3 基本特性温度特性 温度特性 热敏电阻的电阻温度特性可近似地用下式表示： R=R0expB(1/T-1/T0) : R :温度T(K)时的电阻值、Ro :温度T0、( K)时的 电阻值、B:B值、*T(K)=t(ºC)+273.15。实际上，热敏电阻的 B 值并非是恒定的，其变化大小因材料构成而异，最大甚至可达 5K/ C。因此在较大的温度范围内应用式1时，将与实测值之间存在一定 误差。此处，若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算 时，则

7、可降低与实测值之间的误差，可认为近似相等。盯二CT2+DT+E，上式中，C、D、E为常数。另外，因生产条件不 同造成的B值的波动会引起常数E发生变化，但常数C、D不变。因 此，在探讨B值的波动量时，只需考虑常数E即可。常数C、D、E 的计算，常数 C、 D、 E 可由 4 点的(温度、电 阻值)数据(T0,R0).(T1,R1) .(T2,R2 ) and(T3,R3 )，通过式 36 计算。首先 由式样3根据T0和T1,T2,T3的电阻值求出B1,B2,B3，然后代入以 下各式样。电阻值计算例:试根据电阻-温度特性表，求25C时的电阻值为5(k Q). B值偏差为50(K )的热敏电阻在10C 30C的电阻值。步骤 ( 1 ) 根据电阻温度特性表， 求常 数 C 、 D 、 E 。To=25+273.15T1=10+273.15T2=20+273.15T3=30+273.15(2) 代入 BT二CT2+DT+E+50,求 BT。(3)将数值代入 R=5exp (BT1/T-1/298.15),求 R。*T:10+273.1530+273.15。