NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此,在实现小型化的同时,还具有电阻值、 温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点,可进行高灵敏度、高精度的检测。
工作原理
NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件,所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料,采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质,因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时,这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少,所以其电阻值较高;随着温度的升高,载流子数目增加,所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O~1000000欧姆,温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。
1.零功率电阻值 RT(Ω) RT指在规定温度 T 时,采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。 电阻值和温度变化的关系式为: RT = RN expB(1/T – 1/TN) RT :在温度 T ( K )时的 NTC 热敏电阻阻值。 该关系式是经验公式,只在额定温度 TN 或额定电阻阻值 RN 的有限范围内才具有一定的精确度,因为材料常数 B 本身也是温度 T 的函数。 2.额定零功率电阻值 R25 (Ω) 根据国标规定,额定零功率电阻值是 NTC 热敏电阻在基准温度 25 ℃ 时测得的电阻值 R25,这个电阻值就是 NTC 热敏电阻的标称电阻值。通常所说 NTC 热敏电阻多少阻值,亦指该值。 3.材料常数(热敏指数) B 值( K ) B 值被定义为: RT1 :温度 T1 ( K )时的零功率电阻值。 对于常用的 NTC 热敏电阻, B 值范围一般在 2000K ~ 6000K 之间。 4.零功率电阻温度系数(αT ) 在规定温度下, NTC 热敏电阻零动功率电阻值的相对变化与引起该变化的温度变化值之比值。 αT :温度 T ( K )时的零功率电阻温度系数。 5.耗散系数(δ) 在规定环境温度下, NTC 热敏电阻耗散系数是电阻中耗散的功率变化与电阻体相应的温度变化之比值。 δ: NTC 热敏电阻耗散系数,( mW/ K )。 7.热时间常数(τ) 在零功率条件下,当温度突变时,热敏电阻的温度变化了始未两个温度差的 63.2% 时所需的时间,热时间常数与 NTC 热敏电阻的热容量成正比,与其耗散系数成反比。 τ:热时间常数( S )。 额定功率Pn 在规定的技术条件下,热敏电阻器长期连续工作所允许消耗的功率。在此功率下,电阻体自身温度不超过其最高工作温度。 最高工作温度Tmax 在规定的技术条件下,热敏电阻器能长期连续工作所允许的最高温度。即: T0-环境温度。 8.测量功率Pm 热敏电阻在规定的环境温度下, 阻体受测量电流加热引起的阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计时所消耗的功率。 9.电阻温度特性 NTC热敏电阻的温度特性可用下式近似表示: 式中: 式中:RT:热敏电阻器在温度T时的零功率电阻值。
热敏电阻的基本特性1.电阻-温度特性热敏电阻的电阻-温度特性可近似地用式1表示。
• 步 骤
2.电阻温度系数所谓电阻温度系数(α),是指在任意温度下温度变化1°C(K)时的零负载电阻变化率。电阻温度系数(α)与B值的关系,可将式1微分得到。 3.散热系数 (JIS-C2570)散热系数(δ)是指在热平衡状态下,热敏电阻元件通过自身发热使其温度上升1°C时所需的功率。
4.额定功率(JIS-C2570)在额定环境温度下,可连续负载运行的功率最大值。 5.最大运行功率最大运行功率=t×散热系数 … (3.3) 6.应环境温度变化的热响应时间常数(JIS-C2570)指在零负载状态下,当热敏电阻的环境温度发生急剧变化时,热敏电阻元件产生最初温度与最终温度两者温度差的63.2%的温度变化所需的时间。
上式中,若令t=τ时,则(T-T1)/(T2-T1)=0.632。 换言之,如上面的定义所述,热敏电阻产生初始温度差63.2%的温度变化所需的时间即为热响应时间常数。 经过时间与热敏电阻温度变化率的关系如下表所示。 产品目录记录值为下列测定条件下的典型值。
另外应注意,散热系数、热响应时间常数随环境温度、组装条件而变化。
NTC负温度系数热敏电阻R-T特性
相同阻值,不同B值的NTC热敏电阻R-T特性曲线示意图
以下推荐几款村田NTC热敏电阻测温电路:
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