什么是NTC熱敏電阻、原理及作用

什么是NTC熱敏電阻？

NTC熱敏電阻是以Negative Temperature Coefficient的首字母縮寫命名的熱敏電阻。通常，“熱敏電阻”一詞指代的就是NTC熱敏電阻。1833年，當(dāng)時正在研究硫化銀半導(dǎo)體的邁克爾·法拉第將其發(fā)現(xiàn)，塞繆爾·魯本于20世紀(jì)30年代實現(xiàn)其商業(yè)化。NTC熱敏電阻是一種由錳（Mn）、鎳（Ni）和鈷（Co）組成的氧化物半導(dǎo)體陶瓷。它在我們的生活中隨處可見。由于阻值隨溫度的升高而降低的特性，它不僅被用作溫度計、空調(diào)中的溫度感應(yīng)裝置，抑或是智能手機(jī)、熱水壺及熨斗中的溫度控制裝置，還被用于電源設(shè)備中的電流控制。最近，隨著車輛電動化程度的提高，熱敏電阻也越來越多地被用于車載產(chǎn)品。 ?

工作原理

通常，金屬的阻值隨著溫度的升高而增加。這是由于，熱加劇了晶格振動，自由電子的平均移動速度隨之降低。與之相對，半導(dǎo)體中自由電子和空穴由于熱的傳導(dǎo)而增加，該部分的比例大于速度減小的部分的比例，故電阻值減小。此外，由于半導(dǎo)體內(nèi)能帶間隙的存在，當(dāng)被外部加熱時，價帶中的電子移動到導(dǎo)帶上并進(jìn)行導(dǎo)電。也就是說，電阻值會隨著溫度的升高而降低。

圖1 : 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性

用途

負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻隨溫度變化，電阻值會產(chǎn)生3～5%/°C的變化。它經(jīng)常作為一般的溫度傳感器用于電子設(shè)備中。例，智能手機(jī)。
在使用智能手機(jī)時，您有“手機(jī)怎么變熱了”這樣的經(jīng)歷么?
可以說薄且高功能的智能手機(jī)就是一臺小型電腦。但由于手機(jī)沒有安裝電腦的散熱風(fēng)扇等，因此機(jī)身會變熱。所以，對熱很敏感的精密元件可能會有損壞的危險。在此，負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻登場！
運用負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻測量智能手機(jī)內(nèi)部的溫度，再使用這一溫度信息對溫度進(jìn)行各種控制。 ? ?

NTC熱敏電阻基本特性

電阻-溫度特性（R-T特性）

NTC熱敏電阻的電阻值是在有足夠低的自熱（由于施加的電流而產(chǎn)生的熱）的電流下測量的。作為標(biāo)準(zhǔn)，建議使用最大工作電流。
并且，電阻值需要與溫度成對表示。

特性曲線由以下公式描述。

圖1 : NTC熱敏電阻的R-T特性

B常數(shù)

B常數(shù)是表征NTC熱敏電阻的單個值。B常數(shù)的調(diào)節(jié)總是需要兩點。B常數(shù)描述了兩個點的斜率。
如果選擇的兩點不同，B常數(shù)也會不同，所以比較時請注意。（見圖2）

圖2 : 2點選擇的不同B常數(shù)

將上式（參考電阻 ? 溫度特性）變形后

如圖3所示，1/T（T為絕對溫度）與阻值成對數(shù)比例關(guān)系。可以看出，該關(guān)系近似于直線。

圖3 : 橫軸為1/T的溫度特性

伏安特性（V-I特性）

NTC熱敏電阻的V-I特性如圖4所示。

圖4 : NTC熱敏電阻的V-I特性

在電流較小的區(qū)域中，隨著電流的逐漸上升，歐姆接觸的電壓也逐漸上升。通過從熱敏電阻表面和其它部位散熱，電流流經(jīng)造成的自發(fā)熱不會造成電阻溫度的升高。
然而，當(dāng)發(fā)熱量較大時，熱敏電阻自身的溫度上升，電阻值減小。在這樣的區(qū)域中，電流與電壓之間的比例關(guān)系不再成立。

通常，在自發(fā)熱盡可能低的區(qū)域范圍內(nèi)使用熱敏電阻。作為標(biāo)準(zhǔn)，建議工作電流保持在最大工作電流以下。

在超過電壓頂點的區(qū)域中使用，可能會導(dǎo)致重復(fù)發(fā)熱和電阻值降低等熱失控反應(yīng)，造成熱敏電阻發(fā)紅、破損，請避免在該范圍使用。

電阻溫度系數(shù)（α）

NTC熱敏電阻在單位溫度下的變化率為溫度系數(shù)，由以下公式計算。