正、負溫度系數熱敏電阻介紹

2024年2月21日發(作者：關于朋友的諺語)

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.

PTC熱敏電阻組織結構和功能原理

陶瓷材料通常用作高電阻的優良絕緣體,而陶瓷PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇為基,摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的,具有較低的電阻及半導特性.通過有目的的摻雜一種化學價較高的材料作為晶體的點陣元來達到的:在晶格中鋇離子或鈦酸鹽離子的一部分被較高價的離子所替代,因而得到了一定數量產生導電性的自由電子.對于PTC熱敏電阻效應,也就是電阻值階躍增高的原因,在于材料組織是由許多小的微晶構成的,在晶粒的界面上,即所謂的晶粒邊界(晶界)上形成勢壘,阻礙電子越界進入到相鄰區域中去,因此而產生高的電阻.這種效應在溫度低時被抵消: 在晶界上高的介電常數和自發的極化強度在低溫時阻礙了勢壘的形成并使電子可以自由地流動.而這種效應在高溫時,介電常數和極化強度大幅度地降低,導致勢壘及電阻大幅度地增高,呈現出強烈的PTC效應.

PTC熱敏電阻制造流程

將能夠達到電氣性能和熱性能要求的混合物 (碳酸鋇和二氧化鈦以及其它的材料) 稱量、混合再濕法研磨,脫水干燥后干壓成型制成圓片形、長方形、圓環形、蜂窩狀的毛坯.這些壓制好的毛坯在較高的溫度下(1400℃左右)燒結成陶瓷,然后上電極使其金屬化,根據其電阻值分檔檢測.按照成品的結構形式釬焊封裝或裝配外殼,之后進行最后的全面檢測.

NTC負溫度系數熱敏電阻工作原理

NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫，意思是負的溫度系數，泛指負溫度系數很大的半導體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負溫度系數熱敏電阻器。它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料， 采用陶瓷工藝制造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導體性質，因為在導電方式上完全類似鍺、硅等半導體材料。溫度低時，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在10O~1000000歐姆，溫度系數-2%~-6.5%。NTC熱敏電阻器可廣泛應用于溫度測量、溫度補償、抑制浪涌電流、測溫、控溫、溫度補償等方面。

NTC負溫度系數熱敏電阻構成

NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指隨溫度上升電阻呈指數關系減小、具有負溫度系數的熱敏電阻現象和材料．該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進行充分混合、成型、燒結等工藝而成的半導體陶瓷，可制成具有負溫度系數（NTC）的熱敏電阻．其電阻率和材料常數隨材料成分比例、燒結氣氛、燒結溫度和結構狀態不同而變化．現在還出現了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系NTC熱敏電阻材料．

NTC熱敏半導瓷大多是尖晶石結構或其他結構的氧化物陶瓷，具有負的溫度系數，電阻值可近似表示為：

式中RT、RT0分別為溫度T、T0時的電阻值，Bn為材料常數．陶瓷晶粒本身由于溫度變化而使電阻率發生變化，這是由半導體特性決定的．

NTC負溫度系數熱敏電阻歷史

NTC熱敏電阻器的發展經歷了漫長的階段．1834年，科學家首次發現了硫化銀有負溫度系數的特性．1930年，科學家發現氧化亞銅-氧化銅也具有負溫度系數的性能，并將之成功地運用在航空儀器的溫度補償電路中．隨后，由于晶體管技術的不斷發展，熱敏電阻器的研究取得重大進展．1960年研制出了N1C熱敏電阻器．

NTC負溫度系數熱敏電阻溫度范圍

它的測量范圍一般為-10～+300℃，也可做到-200～+10℃，甚至可用于+300～+1200℃環境中作測溫用．

負溫度系數熱敏電阻器溫度計的精度可以達到0.1℃，感溫時間可少至10s以下．它不僅適用于糧倉測溫儀，同時也可應用于食品儲存、醫藥衛生、科學種田、海洋、深井、高空、冰川等方面的溫度測量．