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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(huì)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(cè)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(xiàn)性關(guān)系給使用模擬電路測(cè)量溫度帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。然而，數(shù)字電路的快速發(fā)展解決了這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)插值查找表或求解近似典型 NTC 曲線(xiàn)的方程式，可以計(jì)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(huì)呈現(xiàn)較大、且可預(yù)測(cè)的下降趨勢(shì)。

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。制造 NTC 熱敏電阻時(shí)使用的不同材料會(huì)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(shí)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(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)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(kāi)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(xiàn)比較特性NTC曲線(xiàn)

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(cè)量溫度的 ±0.5%，并且它們?cè)?-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(dòng)能力更強(qiáng)，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(huì)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(shí)附加電路更少，因此總成本更低。由于不需要信號(hào)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(shí)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(guò) NTC 熱敏電阻時(shí)發(fā)生的一種現(xiàn)象。由于熱敏電阻本質(zhì)上是一個(gè)電阻器，因此當(dāng)電流流過(guò)時(shí)，它會(huì)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(huì)影響測(cè)量的精度。這種情況發(fā)生的程度取決于流動(dòng)的電流量、環(huán)境（是液體還是氣體，是否有任何液體流過(guò) 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(guò)的電流取決于環(huán)境這一事實(shí)通常用于液體存在檢測(cè)器，例如儲(chǔ)罐中的液體存在檢測(cè)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(shí)，了解的熱容量非常重要，因?yàn)樗鼪Q定了 NTC 溫度傳感器的響應(yīng)速度。

曲線(xiàn)選擇與計(jì)算

熱敏電阻的選擇過(guò)程必須考慮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(xiàn)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(xiàn)）是高度非線(xiàn)性的，因此在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須利用某些近似值。

一階近似

一種近似值，也是簡(jiǎn)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(gè)溫度范圍內(nèi)幾乎恒定的溫度。

Beta 公式

另一個(gè)方程給出了令人滿(mǎn)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(guò)測(cè)量獲得的單個(gè)材料常數(shù)β。該方程可以寫(xiě)成：

R(T)=R(T0)?eβ(1T?1T0)

其中，R(T)是溫度T時(shí)的電阻（單位為開(kāi)爾文），R(T 0 )是溫度T時(shí)的參考點(diǎn)。Beta公式需要兩點(diǎn)校準(zhǔn)，并且在 NTC 熱敏電阻的整個(gè)有用范圍內(nèi)，其精度通常不超過(guò) ±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(shí)電阻的自然對(duì)數(shù)（以開(kāi)爾文為單位），A、B和C是從實(shí)驗(yàn)測(cè)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(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)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(shí)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(cè)量中得出溫度的公式需要基于可用的計(jì)算能力以及實(shí)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(wú)法滿(mǎn)足要求，必須逐點(diǎn)校準(zhǔn)熱敏電阻，進(jìn)行大量測(cè)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?cè)�素或陶瓷和聚合物。NTC 熱敏電阻器可分為三類(lèi)，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(xiàn)制成。它們通常具有快速響應(yīng)時(shí)間、更好的穩(wěn)定性，并且允許在比盤(pán)式和片式 NTC 傳感器更高的溫度下運(yùn)行，但它們更易碎。通常將它們密封在玻璃中，以保護(hù)它們?cè)诮M裝過(guò)程中免受機(jī)械損壞并提高其測(cè)量穩(wěn)定性。典型尺寸范圍為直徑 0.075 – 5 毫米。

盤(pán)式和片式熱敏電阻

盤(pán)式熱敏電阻這些 NTC 熱敏電阻具有金屬化表面觸點(diǎn)。它們比珠狀 NTC 電阻更大，因此反應(yīng)時(shí)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(pán)狀熱敏電阻是通過(guò)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(guò)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?cè)O(shè)計(jì)用于 150 °C 以上的溫度，或用于必須堅(jiān)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(hù)傳感器免受環(huán)境影響。它們是通過(guò)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(cè)量溫度、控制溫度和補(bǔ)償溫度。它們還可用于檢測(cè)液體的存在與否、作為電源電路中的限流裝置、用于汽車(chē)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(lèi)，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(cè)量、控制和補(bǔ)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(lèi)應(yīng)用要求熱敏電阻在零功率條件下運(yùn)行，這意味著通過(guò)它的電流盡可能低，以避免加熱探頭。

電流-時(shí)間特性

基于電流時(shí)間特性的應(yīng)用包括：時(shí)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(lài)于 NTC 熱敏電阻因電流通過(guò)而發(fā)熱。在某一時(shí)刻，它會(huì)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(huì)導(dǎo)致電路中給定曲線(xiàn)上的工作點(diǎn)發(fā)生變化。根據(jù)應(yīng)用，這可用于限流、溫度補(bǔ)償或溫度測(cè)量。

NTC熱敏電阻符號(hào)

根據(jù) IEC 標(biāo)準(zhǔn)，以下符號(hào)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)）