NTC(負溫度系數) 和PTC(正溫度系數電阻)

2024年2月21日發(作者：墓碑碑文范例)

NTC2和PTC熱敏電阻

目錄

第一節 NTC負溫度系數熱敏電阻參數

第二節 NTC負溫度系數熱敏電阻分類

第三節 產品型號命名標準：

第四節 型號參數即電氣性能

第五節 溫度感知型NTC應用電路

第六節 功率型NTC應用電路

第七節 PTC

第一節 NTC負溫度系數熱敏電阻參數

參數

零功率電阻值 RT（Ω）

描述

RT指在規定溫度 T 時，采用引起電阻值變化相對于總的測量誤差來說可以忽略不計的測量功率測得的電阻值。

電阻值和溫度變化的關系式為： RT = RN expB(1/T – 1/TN)

RT ： 在溫度 T （ K ）時的 NTC 熱敏電阻阻值。

RN ： 在額定溫度 TN （ K ）時的 NTC 熱敏電阻阻值。

T ： 規定溫度（ K ）。

B ： NTC 熱敏電阻的材料常數，又叫熱敏指數。

exp： 以自然數 e 為底的指數（ e = 2.71828 ?）。

該關系式是經驗公式，只在額定溫度 TN 或額定電阻阻值 RN 的有限范圍內才具有一定的精確度，因為材料常數B 本身也是溫度 T 的函數。

根據國標規定，額定零功率電阻值是 NTC 熱敏電阻在基準溫度 25 ℃ 時測得的電阻值 R25，這個電阻值就是NTC 熱敏電阻的標稱電阻值。通常所說 NTC 熱敏電阻多少阻值，亦指該值。

B 值被定義為：

額定零功率電阻值 R25

（Ω）

材料常數（熱敏指數）

B 值（ K ）

(溫度感知型NTC）

RT1 ： 溫度 T1 （ K ）時的零功率電阻值。

RT2 ： 溫度 T2 （ K ）時的零功率電阻值。

T1、T2 ：兩個被指定的溫度（ K ）。

對于常用的 NTC 熱敏電阻， B 值范圍一般在 2000K ～ 6000K 之間。感知型的NTC要求B值要大。B值越大約靈敏。

零功率電阻溫度系數（αT ）

αT ： 溫度 T （ K ）時的零功率電阻溫度系數。

RT ： 溫度 T （ K ）時的零功率電阻值。

T ： 溫度（ T ）。

B ： 材料常數。

耗散系數（δ）

在規定環境溫度下， NTC 熱敏電阻耗散系數是電阻中耗散的功率變化與電在規定溫度下， NTC 熱敏電阻零動功率電阻值的相對變化與引起該變化的溫度變化值之比值。

阻體相應的溫度變化之比值。

δ： NTC 熱敏電阻耗散系數，（ mW/ K ）。

△ P ： NTC 熱敏電阻消耗的功率（ mW ）。

△ T ： NTC 熱敏電阻消耗功率△ P 時，電阻體相應的溫度變化（ K ）。

能量是以瓦特為單位表示。

通常，外包覆環氧或酚類、外徑為0.095英寸的熱敏電阻，在攪動油中耗散因子是13mW/℃,在靜止空氣中耗散因子為2mW/

℃。

熱時間常數(τ)

在零功率條件下， 當溫度突變時， 熱敏電阻的溫度變化了始未兩個溫度差的

63.2% 時所需的時間， 熱時間常數與 NTC 熱敏電阻的熱容量成正比，與其耗散系數成反比。

τ： 熱時間常數（ S ）。

C： NTC 熱敏電阻的熱容量。

δ： NTC 熱敏電阻的耗散系數。

額定功率Pn

最高工作溫度Tmax

在規定的技術條件下，熱敏電阻器長期連續工作所允許消耗的功率。在此功率下，電阻體自身溫度不超過其最高工作溫度。

在規定的技術條件下，熱敏電阻器能長期連續工作所允許的最高溫度。即:

T0-環境溫度。

測量功率Pm

熱敏電阻在規定的環境溫度下，阻體受測量電流加熱引起的阻值變化相對于總的測量誤差來說可以忽略不計時所消耗的功率。

一般要求阻值變化大于0.1%，則這時的測量功率Pm為：

電阻溫度特性

NTC熱敏電阻的溫度特性可用下式近似表示：

式中：

RT：溫度T時零功率電阻值。

A：與熱敏電阻器材料物理特性及幾何尺寸有關的系數。

B：B值。

T：溫度（k）。

更精確的表達式為：

式中：

RT：熱敏電阻器在溫度T時的零功率電阻值。

T：為絕對溫度值，K；

A、B、C、D：為特定的常數。

NTC熱敏電阻10D-9

NTC是Negative Temperature Coefficient的縮寫,意思是負的溫度系數。

10D-9 在常溫（25攝氏度）阻值10歐，尺寸是9MM(D表示直徑的意思）

第二節 NTC負溫度系數熱敏電阻分類

從用途上分，NTC熱敏電阻可以分為溫度感知型NTC和功率型NTC

類型

溫度感知型NTC

用途 電氣特點

溫度測量，溫度補償和溫度保護等 R25較大（KΩ級別），最大容許工作電流很小mA級別），對R25和B值精度要求較高

抑制線路的浪涌電流 R25較小（數Ω級別），最大穩態電流大（安培級別），熱時間常數和耗散因子，額定電流等都較大

功率型NTC

第三節 產品型號命名標準：

NTC熱敏電阻器的種類繁多，形狀各異。表1是負溫度系數熱敏電阻的命名標準，它由四部分構成，其中M表示敏感元件，F表示負溫度系數熱敏電阻器。有些廠家的產品，在序號之后又加了一個數字，如MF54-1，這個“-1”也屬于序號，通常叫“派生序號”。

第四節 型號參數即電氣性能

環氧封裝系列NTC熱敏電阻

B值額定功(25/50℃) 率

(K)

3100

3270

3380

3470

3600

3950

4000

4050

4150

4300

4500

≤50

≥2.0 ≤7

-55~+125

(mw)

熱時間常耗散系數

數

(mw/℃)

(S)

額定電阻值

型號

@25℃(KΩ)

MF52E-□□3100

MF52E-□□3270

MF52E-□□3380

MF52E-□□3470

MF52E-□□3600

MF52E-□□3950

MF52E-□□4000

MF52E-□□4050

MF52E-□□4150

MF52E-□□4300

MF52E-□□4500

0.1~20

0.2~20

0.5~50

0.5~50

1~100

5~100

5~100

5~200

10~250

20~1000

20~1000

工作溫度

(℃)

靜止空氣靜止空氣中 中

玻璃封裝系列NTC熱敏電阻

額定電阻值 B值(25/50℃) 耗散系數 熱時間常數 工作溫度

型號

@25℃(KΩ)

MF58-□□3470

MF58-□□3500

MF58-□□3500

MF58-□□3550

MF58-□□3600

MF58-□□3700

MF58-□□3850

MF58-□□3900

MF58-□□3950

MF58-□□3950

MF58-□□3990

2

3

5

10

15

10

20

30

47

50

100

(K)

3470

3500

3500

3550

3600

3700

3850

3900

3950

3950

3990

≥2.0 ≤20

(mw/℃) (S) (℃)

-55~+300

靜止空氣中 靜止空氣中

MF58-□□4100 150 4100

注: 1.第一方框填標稱阻值,第二方框填精度代號.( F:±1%G:±2%H:±3%J:±5% )

2:B值(25/50℃)誤差:對于標稱阻值精度±1%的產品其B值對應誤差是±1%,其余B值誤差均為±2%

貼片封裝系列NTC熱敏電阻

第五節 溫度感知型NTC應用電路

溫度測量（惠斯登電橋電路）

溫度控制

影響測量溫度的參數

NTC具有價格低廉、阻值隨溫度變化顯著的特點，而廣泛用于溫度測量。通常采用一只精密電阻與NTC串聯（見圖1），NTC阻值的變化轉變為電壓變化直接進入比較電路或單片機的A/D的輸入接口，不必經過放大處理，電路構成極為簡單。運用NTC時除了選擇合適的R值和B值之外，還應當考慮到測量速度和精度。

選擇合適的τa ：τa 值直接反映NTC測量溫度的響應速度，但不是越小越好，確定τa值需要比較與權衡。因為τa值與它的封裝尺寸有關，NTC的封裝尺寸小，則τa值小，機械強度低；封裝尺寸大，則τa值大，機械強度高。

確定電流范圍：可根據廠家提供的非自熱最大功率或利用耗散系數來確定工作電流的范圍。

然而，需要引起注意的是不少廠家提供的δ值是NTC二次封裝之前參數，但采用這個δ參數確定的電流雖然不會產生自熱，但是過于保守，影響選擇參數的寬松度，因為二次封裝之后的非自熱最大功率已經提高。利用耗散系數確定電流范圍的方法是先確定NTC精度，再確定允許的自熱功耗。例如，NTC的精度為0.1℃，則自熱溫度不超過0.1℃就能夠滿足精度要求，也就是說，小于0.1δ的功率為不產生自熱的功率。

其它需要注意的因素：①NTC二次封裝之后，τa的參數值較封裝之前增大了。②同一型號、規格的NTC在不同介質中，其δ、τa等參數值相差很大，需注意參數的介質。③在流動的空氣中，NTC略為產生一點自熱對精度的影響不大。④NTC感溫頭不能觸碰非探測物體，例如，在家用空調器里，翅片前面測量室溫的感溫頭不能觸碰到翅片。

3 自熱及耗散系數的特性

測量耗散系數δ時，“國標”要求在靜止的空氣中進行。通常是在規定容器的玻璃框罩內進行測量。當我們做實驗時可以觀察到一些現象，在一個空氣相對穩定（感覺不到流動的空氣）的室內，玻璃框內的溫度與室溫一致。先測量零功率電阻值，當摘掉玻璃框罩后，電阻值未發生變化；然后測量耗散系數，當自熱達到熱平衡時，即通過NTC的電流和它的端電壓呈穩定狀態，當摘掉玻璃框罩后，電流或端電壓出現波動，失去穩定狀態。說明室內微弱的同溫度氣流影響了耗散系數，而未影響零功率電阻值。顯然，NTC產生自熱之后出現對流動空氣的敏感反映，這是一個可以利用的特性。

4液位測量原理

氣體和液體是明顯不同的介質， 運用NTC在對它們進行測量時，如果可以分辨出這兩種介質，就解決了液位測量的問題。NTC在非自熱狀態也就是零功率狀態下測量溫度時，是無法根據測量結果判斷被測對象的是什么介質。當NTC處于自熱狀態時，在介質溫度相同的情況下，NTC在不同的介質中耗散系數（δ）是不同的，當NTC被置于不同的介質中時，相同電氣條件下會出現不同的電性能反映，這是測量液位的基本依據。

以相同溫度的水和空氣為例，在同一電氣條件下，例如給NTC提供一個恒定電流（見圖2），使其在空氣中產生自熱，熱平衡之后NTC兩端電壓相對穩定，接著，將它放入水中，兩端電壓上升。因為NTC從空氣中進入水中后，溫度下降，導致阻值上升，端電壓升高。水的熱容量是空氣的2.5倍， NTC在水中的自熱溫

度要達到與空氣一樣的自熱溫度需要2.5倍的功率。

在實際的液位測量中，水和空氣的溫度往往不一致，當空氣溫度偏低，而水溫偏高時，根據電壓值的大小則無法判斷NTC是在水中還是在空氣中。然而，對于一個溫度點而言，NTC在水中和空氣中分別有個兩電壓值，換言之，當我們知道一個溫度點，同時又預先知道這個溫度點上水和空氣分別的電壓值，就可以根據所測量到的電壓值判斷NTC是在水中還是在空氣中。也就是說，測量液位的過程中還必須同時測量溫度，而一般情況下，NTC在自熱狀態下不能測量溫度，這就需要增加一個測量溫度的NTC。利用兩只NTC，一只處于非自熱狀態，另一只處于自熱狀態，經過電子電路的處理就可以對水位進行測量了。同理，其它氣體和液體介質的液位測量的問題都可以得到解決。

需要指出，設計液位測量電路需要完成一些基礎性的工作，原因是不同電路的NTC所處于的自熱狀態不一定一樣，需要通過試驗或計算獲取測量溫度范圍內每個溫度點上兩種介質的電氣參數，為兩個對應系列。通常，先明定測量方案，再確定電路，然后根據電路要求測量或計算出每個溫度條件下兩種介質的數據。有時模擬電路需要繪制出NTC在兩種介質的溫度電壓曲線（同一溫度參照系中的曲線），而數字及單片機電路需要對兩種介質的電氣參數列表。

5風速測量原理

根據上述對耗散系數δ測量的描述，NTC處于自熱狀態中對空氣流動表現的敏感性，表明它具有測量風速的潛力。在同一溫度和電氣條件下，例如在穩定的室溫環境下，給NTC提供一個產生自熱的恒定電流（見圖二）。首先將NTC置于靜止空氣中，此時端電壓最小，然后將風速由小到大逐漸增加，相應地，端電壓逐漸升高。因為流動的空氣使NTC的自熱溫度下降，阻值增加，空氣流速越大，溫度下降越明顯，阻值增加更顯著，反過來，當我們知道NTC自熱下降的程度（端電壓值的大小）就可以知道風速的大小，這就是NTC測量風速的基本原理。

實際測量時空氣的溫度是不同的，因為空氣溫度的下降也會導致自熱溫度的下降，所以測量風速的時候同時要測量空氣溫度。一旦知道空氣溫度，同時又知道在這一溫度條件下隨風速增加而自熱溫度下降的參數（端電壓值的大小），經過對這兩個數據的處理就就可以完成對風速的測量。

與液位測量一樣，風速測量也要完成一些基礎工作。不過，風速測量的基礎或計算工作量比液位測量要多許多倍，液位測量只需獲取兩種介質不同溫度下的參數，也就是兩組數據，而風速測量必需獲取測量（風速、溫度）范圍內的每個溫度點上不同風速的數據，為一個族系列。

6其他的應用

關于NTC在水位測量上的一個應用實例見《家電科技》雜志2008年第21期中有詳細介紹，（在此不再贅述）。 其它象熱水壺、咖啡壺、加濕器等家電的缺水報警都可以考慮采用NTC的液位測量技術。

NTC還可以廣泛應在測量風速及風量的場所，特點是不僅價格低廉，而且電路結構極為簡單。例如：①家用空調器的過濾網除塵提示。安裝在出風口的NTC檢測風速，當檢測到的風速與風量擋位的風速相比降低到了規定的幅度，提示用戶清潔過濾網；②同樣的思路也可以實現吸塵器的除塵提示；③燃氣熱水器的排風監測。當NTC檢測到排風停止（或被堵）的故障時，切斷氣源及報警；④ 冷氣計量，對集中冷氣供應系統進行單獨計量，出風口安裝的NTC計量風速（再考慮風口面積、平均風速等因素），能夠實現集中供冷分別計費。

第六節 功率型NTC應用電路

抑制浪涌：NTC電阻串聯在交流電路中主要是起“電流保險”作用。

在有電容器，加熱器和馬達的電子電路中，在電流接通的瞬間，必將產生一個很大的電流，這種浪涌電流作用的時間雖短，但其峰值卻很大。在轉換電源，開關電源，UPS電源中，這種浪涌電流甚至超過工作電流的100倍以上。因此，必須有效的抑制這種浪涌電流。當電流直接加在功率型NTC熱敏電阻器上時，其電阻值就會隨著電阻體發熱而迅速下降。由于功率型NTC熱敏電阻器有一個規定的零功率電阻值， 當其串聯在電源回路中時，就可以有效地抑制開機浪涌電流，并且在完成抑制浪涌電流作用以后，由于通過其電流的持續作用，功率型NTC熱敏電阻器的電阻值將下降到非常小的程度， 它消耗的功率可以忽略不計，不會對正常的工作電流造成影響。所以，在電源回路中使用功率型NTC熱敏電阻器，是抑制開機時的浪涌電流，以保護電子設備免遭破壞的最為簡便而有效的措施。

抑制浪涌電流用NTC熱敏電阻器應用前后對比

負荷--溫度特性曲線

應用實例：

第七節 PTC（未收集）

PTC：正溫電阻，串在輸入回路中，又稱為：自恢復保險絲。過流時發熱，電阻增大，與輸入等效斷開，冷確后電阻降低，可繼續工作，不需要更換，常與壓敏電阻、TVS同時使用。

壓敏電阻：類似穩壓DIODE的雪崩效應，超過嵌位電壓后電流迅速增大，但不會短路，這點與放電管不同。

PTC用途很多，如彩電的消磁電路，電冰箱壓縮機的啟動電路等。

串在回路中PTC，NTC都可能用到，但PTC是相當于保險絲作用的，NTC是限制開機電流用的。

PTC熱敏電阻

PTC是Positive Temperature Coefficient 的縮寫,意思是正的溫度系數,泛指正溫度系數很大的半導體材料或元器件.通常我們提到的PTC是指正溫度系數熱敏電阻,簡稱PTC熱敏電阻.PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導體電阻,超過一定的溫度(居里溫度)時,它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高.