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NTC 代表“負(fù)溫度系數(shù)”。NTC 熱敏電阻是具有負(fù)溫度系數(shù)的電阻器，這意味著電阻會隨著溫度升高而減小。它們主要用作電阻溫度傳感器和限流裝置。溫度靈敏度系數(shù)約為硅溫度傳感器（硅晶體管）的五倍，約為電阻溫度檢測器 (RTD) 的十倍。NTC 傳感器的典型使用范圍為 55 至 +200 °C。

NTC 電阻表現(xiàn)出的電阻和溫度之間非線性關(guān)系給使用模擬電路測量溫度帶來了巨大挑戰(zhàn)。然而，數(shù)字電路的快速發(fā)展解決了這個問題，通過插值查找表或求解近似典型 NTC 曲線的方程式，可以計算出的值。

NTC熱敏電阻定義

NTC 熱敏電阻是一種熱敏電阻，在工作溫度范圍內(nèi)，隨著電阻溫度的升高，其阻值會呈現(xiàn)較大、且可預(yù)測的下降趨勢。

NTC熱敏電阻的特性

與由金屬制成的 RTD（電阻溫度檢測器）不同，NTC 熱敏電阻通常由陶瓷或聚合物制成。制造 NTC 熱敏電阻時使用的不同材料會導(dǎo)致不同的溫度響應(yīng)以及其他不同的性能特征。

溫度響應(yīng)

大多數(shù) NTC 熱敏電阻通常適合在 ?55 至 200 °C 的溫度范圍內(nèi)使用，此時它們的讀數(shù)。有些特殊的 NTC 熱敏電阻系列可在接近零度 (-273.15 °C) 的溫度下使用，有些則專門設(shè)計用于 150 °C 以上的溫度。

NTC傳感器的溫度靈敏度表示為“每攝氏度百分比變化”或“每開爾文百分比變化”。根據(jù)所用材料和生產(chǎn)工藝的具體情況，溫度靈敏度的典型值范圍為-3% 至 -6%/°C。

NTC與RTD電阻-溫度曲線比較特性NTC曲線

從圖中可以看出，與鉑合金 RTD 相比，NTC 熱敏電阻具有更陡的電阻-溫度斜率，這意味著更好的溫度靈敏度。即便如此，RTD 仍然是的傳感器，其精度為測量溫度的 ±0.5%，并且它們在 -200 至 800 °C 的溫度范圍內(nèi)有用，比 NTC 溫度傳感器的范圍更廣。

與其他溫度傳感器的比較

與 RTD 相比，NTC 熱敏電阻體積更小、響應(yīng)更快、抗沖擊和振動能力更強，而且成本更低。它們的度略低于 RTD。NTC 熱敏電阻的精度與熱電偶相似。但是，熱電偶可以承受極高的溫度（約 600°C），因此在這些應(yīng)用中會代替 NTC 熱敏電阻使用。即便如此，NTC 熱敏電阻在較低溫度下的靈敏度、穩(wěn)定性和度都高于熱電偶，并且使用時附加電路更少，因此總成本更低。由于不需要信號調(diào)節(jié)電路（放大器、電平轉(zhuǎn)換器等），因此成本也更低，而這些電路在處理 RTD 時經(jīng)常需要，熱電偶也始終需要。

自熱效應(yīng)

自熱效應(yīng)是電流流過 NTC 熱敏電阻時發(fā)生的一種現(xiàn)象。由于熱敏電阻本質(zhì)上是一個電阻器，因此當(dāng)電流流過時，它會以熱量的形式耗散電能。這種熱量在熱敏電阻芯中產(chǎn)生，會影響測量的精度。這種情況發(fā)生的程度取決于流動的電流量、環(huán)境（是液體還是氣體，是否有任何液體流過 NTC 傳感器等）、熱敏電阻的溫度系數(shù)、熱敏電阻的總面積等。NTC 傳感器的電阻以及流過的電流取決于環(huán)境這一事實通常用于液體存在檢測器，例如儲罐中的液體存在檢測器。

熱容量

熱容量表示將熱敏電阻的溫度升高 1°C 所需的熱量，通常以 mJ/°C 表示。在使用 NTC 熱敏電阻傳感器作為浪涌電流限制裝置時，了解的熱容量非常重要，因為它決定了 NTC 溫度傳感器的響應(yīng)速度。

曲線選擇與計算

熱敏電阻的選擇過程必須考慮熱敏電阻的耗散常數(shù)、熱時間常數(shù)、電阻值、電阻-溫度曲線和公差等重要的因素。

由于電阻和溫度之間的關(guān)系（RT曲線）是高度非線性的，因此在實際系統(tǒng)設(shè)計中必須利用某些近似值。

一階近似

一種近似值，也是簡單的近似值，是一階近似值，其含義為：

ΔR=k?ΔT　

其中，k為負(fù)溫度系數(shù)，ΔT為溫度差，ΔR 為溫度變化引起的電阻變化。這種一階近似僅在非常窄的溫度范圍內(nèi)有效，并且只能用于k在整個溫度范圍內(nèi)幾乎恒定的溫度。

Beta 公式

另一個方程給出了令人滿意的結(jié)果，在 0 至 +100°C 的范圍內(nèi)到 ±1 °C。它取決于可通過測量獲得的單個材料常數(shù)β。該方程可以寫成：

R(T)=R(T0)?eβ(1T?1T0)

其中，R(T)是溫度T時的電阻（單位為開爾文），R(T 0 )是溫度T時的參考點。Beta公式需要兩點校準(zhǔn)，并且在 NTC 熱敏電阻的整個有用范圍內(nèi)，其精度通常不超過 ±5 °C。

Steinhart-Hart方程

迄今為止已知的近似值是 1968 年發(fā)表的 Steinhart-Hart 公式：

1T=A+B?ln(R)+C?(ln(R))3　

其中 ln R是溫度T時電阻的自然對數(shù)（以開爾文為單位），A、B和C是從實驗測量中得出的系數(shù)。這些系數(shù)通常由熱敏電阻供應(yīng)商作為數(shù)據(jù)表的一部分發(fā)布。Steinhart-Hart 公式在 -50 至 +150 °C 的范圍內(nèi)通常到 ±0.15 °C 左右，這對于大多數(shù)應(yīng)用來說已經(jīng)足夠了。如果需要更高的精度，則必須縮小溫度范圍，并且可以在 0 至 +100 °C 的范圍內(nèi)實現(xiàn)優(yōu)于 ±0.01 °C 的精度。

選擇正確的近似值

選擇用于從電阻測量中得出溫度的公式需要基于可用的計算能力以及實際的容差要求。在某些應(yīng)用中，一階近似已經(jīng)足夠，而在其他應(yīng)用中，甚至 Steinhart-Hart 方程也無法滿足要求，必須逐點校準(zhǔn)熱敏電阻，進行大量測量并創(chuàng)建查找表。

NTC熱敏電阻的結(jié)構(gòu)和特性

制造 NTC 電阻器通常涉及的材料包括鉑、鎳、鈷、鐵和硅的氧化物，用作純元素或陶瓷和聚合物。NTC 熱敏電阻器可分為三類，具體取決于所用的生產(chǎn)工藝。

珠狀熱敏電阻

珠形這些 NTC 熱敏電阻由直接燒結(jié)到陶瓷體中的鉑合金引線制成。它們通常具有快速響應(yīng)時間、更好的穩(wěn)定性，并且允許在比盤式和片式 NTC 傳感器更高的溫度下運行，但它們更易碎。通常將它們密封在玻璃中，以保護它們在組裝過程中免受機械損壞并提高其測量穩(wěn)定性。典型尺寸范圍為直徑 0.075 – 5 毫米。

盤式和片式熱敏電阻

盤式熱敏電阻這些 NTC 熱敏電阻具有金屬化表面觸點。它們比珠狀 NTC 電阻更大，因此反應(yīng)時間更慢。但是，由于它們的尺寸，它們的耗散常數(shù)（將溫度升高 1°C 所需的功率）更高。由于熱敏電阻耗散的功率與電流的平方成正比，因此它們比珠狀熱敏電阻能更好地處理更高的電流。盤狀熱敏電阻是通過將氧化物粉末混合物壓入圓形模具中，然后在高溫下燒結(jié)而制成的。芯片通常通過流延成型工藝制造，其中將材料漿料鋪成厚膜，干燥并切割成形狀。典型尺寸范圍為直徑 0.25 至 25 毫米。

玻璃封裝NTC熱敏電阻

這些是密??封在氣密玻璃泡中的 NTC 溫度傳感器。它們設(shè)計用于 150 °C 以上的溫度，或用于必須堅固耐用的印刷電路板安裝。將熱敏電阻封裝在玻璃中可提高傳感器的穩(wěn)定性并保護傳感器免受環(huán)境影響。它們是通過將珠型 NTC 電阻器密封在玻璃容器中制成的。典型尺寸范圍為直徑 0.4 至 10 毫米。

典型應(yīng)用

NTC 熱敏電阻的應(yīng)用非常廣泛。它們用于測量溫度、控制溫度和補償溫度。它們還可用于檢測液體的存在與否、作為電源電路中的限流裝置、用于汽車應(yīng)用中的溫度監(jiān)控以及許多其他應(yīng)用。NTC 傳感器可分為三類，具體取決于應(yīng)用中利用的電氣特性。

電阻-溫度特性

基于電阻-溫度特性的應(yīng)用包括溫度測量、控制和補償。其中還包括使用 NTC 熱敏電阻的情況，因此 NTC 溫度傳感器的溫度與其他物理現(xiàn)象相關(guān)。這類應(yīng)用要求熱敏電阻在零功率條件下運行，這意味著通過它的電流盡可能低，以避免加熱探頭。

電流-時間特性

基于電流時間特性的應(yīng)用包括：時間延遲、浪涌電流限制、浪涌抑制等等。這些特性與所用 NTC 熱敏電阻的熱容量和耗散常數(shù)有關(guān)。電路通常依賴于 NTC 熱敏電阻因電流通過而發(fā)熱。在某一時刻，它會觸發(fā)電路中的某種變化，具體取決于其應(yīng)用。

電壓-電流特性

基于熱敏電阻電壓-電流特性的應(yīng)用通常涉及環(huán)境條件或電路變化，這會導(dǎo)致電路中給定曲線上的工作點發(fā)生變化。根據(jù)應(yīng)用，這可用于限流、溫度補償或溫度測量。

NTC熱敏電阻符號

根據(jù) IEC 標(biāo)準(zhǔn)，以下符號用于表示負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。

NTC熱敏電阻（IEC標(biāo)準(zhǔn)）