什么是NTC熱敏電阻？
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，這意味著電阻隨著溫度的升高而降低。它們主要用作電阻溫度傳感器和限流器件。溫度敏感系數(shù)比硅溫度傳感器（硅片）的溫度敏感系數(shù)大約是電阻溫度檢測(cè)器（RTD）的10倍。NTC傳感器通常在-55°C至200°C的范圍內(nèi)使用。
當(dāng)使用模擬電路精確測(cè)量溫度時(shí)，NTC電阻表現(xiàn)出的電阻和溫度之間的關(guān)系的非線性度是非常大的挑戰(zhàn)，但是數(shù)字電路的快速發(fā)展解決了通過內(nèi)插查找表或求解方程來計(jì)算精確值的問題其近似于典型的NTC曲線。
NTC熱敏電阻定義
NTC熱敏電阻是一種熱敏電阻，其電阻隨著電阻的核心溫度在工作溫度范圍內(nèi)增加而呈現(xiàn)出大的，精確的和可預(yù)測(cè)的降低。
NTC熱敏電阻的特性
與由金屬制成的RTD（電阻溫度檢測(cè)器）不同，NTC熱敏電阻通常由陶瓷或聚合物制成。使用不同的材料導(dǎo)致不同的溫度響應(yīng)以及其他特性。
溫度響應(yīng)
雖然大多數(shù)NTC熱敏電阻通常適用于在-55°C和200°C之間的溫度范圍內(nèi)，在這些溫度范圍內(nèi)可提供最精確的讀數(shù)，但特殊的NTC熱敏電阻系列可用于接近絕對(duì)零度的溫度（-273.15 °C）以及專門設(shè)計(jì)用于150°C以上的設(shè)備。
NTC傳感器的溫度敏感度表示為“每度C的百分比變化”。根據(jù)所使用的材料和生產(chǎn)工藝的細(xì)節(jié)，溫度敏感度的典型值范圍為每℃-3％至-6％。
特征NTC曲線
從圖中可以看出，與鉑合金RTD相比，NTC熱敏電阻具有更陡峭的電阻 - 溫度斜率，這轉(zhuǎn)化為更好的溫度靈敏度。即使如此，RTD仍然是最準(zhǔn)確的傳感器，其精度為測(cè)量溫度的±0.5％，它們?cè)?200°C和800°C之間的溫度范圍內(nèi)有用，范圍比NTC溫度傳感器的范圍寬。
與其他溫度傳感器比較
與RTD相比，NTC具有更小的尺寸，更快的響應(yīng)，更低的抗沖擊和抗振動(dòng)性。它們比RTD稍微精確。與熱電偶相比，兩者的精度相似; 然而，熱電偶可以承受非常高的溫度（約600℃），并且用于這種應(yīng)用中而不是NTC熱敏電阻，其中它們有時(shí)被稱為高溫計(jì)。即使如此，NTC熱敏電阻在較低溫度下提供比熱電偶更高的靈敏度，穩(wěn)定性和精度，并且使用較少的額外電路，因此總成本較低。由于不需要處理RTD并且熱電偶總是需要的信號(hào)調(diào)理電路（放大器，電平轉(zhuǎn)換器等），所以成本還會(huì)降低。
自熱效果
自發(fā)熱效應(yīng)是當(dāng)流過NTC熱敏電阻的電流時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。由于熱敏電阻基本上是一個(gè)電阻，所以當(dāng)有電流流過它時(shí)，它會(huì)散熱。該熱量在熱敏電阻芯中產(chǎn)生并影響測(cè)量的精度。這種情況的發(fā)生程度取決于電流流動(dòng)的數(shù)量，環(huán)境（無論是液體還是氣體，NTC傳感器是否有任何流量等），熱敏電阻的溫度系數(shù)，熱敏電阻的總和面積等。 事實(shí)上，NTC傳感器的電阻和因此通過它的電流取決于環(huán)境常常用于液體存在檢測(cè)器，例如在儲(chǔ)存罐中發(fā)現(xiàn)的那些。
熱容量
熱容量表示將熱敏電阻的溫度提高1℃所需的熱量，通常以mJ /℃表示。當(dāng)使用NTC熱敏電阻傳感器作為浪涌電流限制裝置時(shí)，了解精確的熱容量是非常重要的，因?yàn)樗x了NTC溫度傳感器的響應(yīng)速度。
曲線選擇和計(jì)算
仔細(xì)的選擇過程必須注意熱敏電阻的耗散常數(shù)，熱時(shí)間常數(shù)，電阻值，電阻溫度曲線和公差，以提及最重要的因素。
由于電阻和溫度之間的關(guān)系（RT曲線）是高度非線性的，因此必須在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用某些近似值。
一階近似
一個(gè)近似，最簡(jiǎn)單的使用是一階近似，它表示：
其中k為負(fù)溫度系數(shù)，ΔT為溫度差，ΔR為由溫度變化引起的電阻變化。該一階近似僅對(duì)于非常窄的溫度范圍有效，并且只能用于在整個(gè)溫度范圍內(nèi)k幾乎恒定的溫度。
Beta公式
另一個(gè)方程式給出令人滿意的結(jié)果，在0°C至+ 100°C的范圍內(nèi)精確到±1°C。它取決于可以通過測(cè)量獲得的單一材料常數(shù)β。方程式可以寫成：
其中R（T）是開爾文溫度T下的電阻，R（T 0）是溫度T 0的參考點(diǎn)。Beta公式需要兩點(diǎn)校準(zhǔn)，并且在NTC熱敏電阻的完整有用范圍內(nèi)通常不超過±5°C的精度。
Steinhart-Hart方程
迄今為止已知的最佳近似值是1968年出版的Steinhart-Hart公式：
其中l(wèi)n R是開爾文溫度T下的電阻的自然對(duì)數(shù)，A，B和C是從實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的系數(shù)。這些系數(shù)通常由熱敏電阻供應(yīng)商公布，作為數(shù)據(jù)表的一部分。Steinhart-Hart配方在-50°C至+ 150°C的范圍內(nèi)通常精確到約±0.15°C，這對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用是很有用的。如果需要更高的精度，必須降低溫度范圍，在0°C至+ 100°C范圍內(nèi)的精度優(yōu)于±0.01°C。
選擇正確的近似值
用于從電阻測(cè)量中導(dǎo)出溫度的公式的選擇需要基于可用的計(jì)算能力以及實(shí)際的公差要求。在一些應(yīng)用中，一階近似是足夠的，而在其他應(yīng)用中，Steinhart-Hart方程式甚至不能滿足要求，并且熱敏電阻必須逐點(diǎn)校準(zhǔn)，進(jìn)行大量測(cè)量并創(chuàng)建查找表。
NTC熱敏電阻的型號(hào)、結(jié)構(gòu)和性能
通常涉及制造NTC電阻器的材料是鉑，鎳，鈷，鐵和硅的氧化物，用作純?cè)鼗蛱沾珊途酆衔铩?/font>NTC熱敏電阻可以分為三組，具體取決于所使用的生產(chǎn)工藝。
珠狀環(huán)氧涂裝NTC熱敏電阻
這些NTC熱敏電阻由直接燒結(jié)在陶瓷體中的鉑合金引線制成。它們通常提供快速的響應(yīng)時(shí)間，更好的穩(wěn)定性，并允許在比Disk and Chip NTC傳感器更高的溫度下工作，但是它們更脆弱。通常將其密封在玻璃中，以防止組裝過程中的機(jī)械損傷，并提高其測(cè)量穩(wěn)定性。典型尺寸范圍從0.075 - 5mm直徑。
磁盤和片式NTC熱敏電阻
這些NTC熱敏電阻具有金屬化表面接觸。它們較大，因此比珠型NTC電阻器具有較慢的反應(yīng)時(shí)間。然而，由于它們的尺寸，它們具有更高的耗散常數(shù)（將溫度升高1℃所需的功率），并且由于熱敏電阻消耗的功率與電流的平方成正比，它們可以處理比珠更好的電流型熱敏電阻。盤式熱敏電阻是通過將氧化物粉末的混合物壓制成圓形模具制成的，然后在高溫下燒結(jié)。芯片通常通過膠帶澆鑄工藝制造，其中材料漿料作為厚膜展開，干燥并切割成形狀。典型尺寸范圍從直徑0.25-25mm。
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?cè)O(shè)計(jì)用于高于150°C的溫度，或用于需要堅(jiān)固性的印刷電路板安裝。在玻璃中封裝熱敏電阻可提高傳感器的穩(wěn)定性，同時(shí)保護(hù)傳感器免受環(huán)境干擾。它們通過氣密密封珠型NTC電阻器制成玻璃容器。典型尺寸范圍從直徑0.4-10mm。
典型應(yīng)用
NTC熱敏電阻用于廣泛的應(yīng)用。它們用于測(cè)量溫度，控制溫度和溫度補(bǔ)償。它們也可以用于檢測(cè)液體的存在或不存在，作為電源電路中的限流裝置，汽車應(yīng)用中的溫度監(jiān)測(cè)和更多。NTC傳感器可以分為三組，這取決于應(yīng)用中使用的電氣特性。
電阻溫度特性
基于電阻 - 時(shí)間特性的應(yīng)用包括溫度測(cè)量，控制和補(bǔ)償。這些還包括使用NTC熱敏電阻以使NTC溫度傳感器的溫度與某些其它物理現(xiàn)象相關(guān)的情況。這組應(yīng)用要求熱敏電阻在零功率條件下工作，這意味著通過它的電流保持盡可能低，以避免加熱探頭。
當(dāng)前時(shí)間特征
基于電流 - 時(shí)間特性的應(yīng)用是：時(shí)間延遲，浪涌電流限制，浪涌抑制等等。這些特性與使用的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熱敏電阻由于電流通過它而升溫。在某種程度上，它將觸發(fā)電路中的一些變化，這取決于使用它的應(yīng)用。
電壓電流特性
基于熱敏電阻的電壓 - 電流特性的應(yīng)用通常涉及導(dǎo)致電路中給定曲線上的工作點(diǎn)變化的環(huán)境條件或電路變化的變化。根據(jù)應(yīng)用，這可用于電流限制，溫度補(bǔ)償或溫度測(cè)量。
NTC熱敏電阻符號(hào)
NTC熱敏電阻
IEC標(biāo)準(zhǔn)
