NTC热敏电阻

定义与分类

热敏电阻是由半导体烧结制成的温度敏感元件，其电阻率随温度发生显著变化。按温度系数分为三类：负温度系数（NTC）热敏电阻，阻值随温度升高而减小；正温度系数（PTC）热敏电阻，阻值随温度升高而增大；临界温度系数（CTR）热敏电阻，在某一温度区间内阻值急剧下降，主要用作温度开关。NTC热敏电阻由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化物混合烧结而成，具有很高的负电阻温度系数。

阻温特性与式8-43

NTC热敏电阻的阻值与温度的关系可表示为

式中 $R_{\mathrm{t}}$ 为热力学温度 $t$ 时的电阻值，单位 $\mathrm{\Omega }$；$R_0$ 为参考温度 $t_0$ 时的电阻值，单位 $\mathrm{\Omega }$；$t$、$t_0$ 为热力学温度，单位 K；$B$ 为热敏电阻的材料常数，单位 K，由材料、工艺及结构决定，一般在1500~6000 K之间。温度越高，NTC热敏电阻的阻值越小，且呈明显的非线性。

材料常数B与温度系数

材料常数 $B$ 可由两个已知温度下的电阻值求得：

工程上常取20 ℃和100 ℃时的电阻 $R_{20}$ 和 $R_{100}$。若按 $T=373\mathrm{K}$、$T_0=293\mathrm{K}$ 近似，则

若按 $T=373.15\mathrm{K}$、$T_0=293.15\mathrm{K}$，则

历史资料中常写作 $B=1365\ln (R_{20}\mathrm{/}{R}_{100})$，该系数为近似值，不能与精确两点公式等同。
将求得的 $B$ 值及 $R_0=R_{20}$ 代入式8-43，即可确定该热敏电阻的温度特性。

热敏电阻的温度系数 $\alpha$ 定义为温度变化1 ℃时电阻值的相对变化量：

式中 $T$ 为热力学温度，单位 K。$B$ 值和 $\alpha$ 值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数。由于热敏电阻的电阻温度系数远高于金属丝，其灵敏度很高。

测温与补偿用途

NTC热敏电阻特别适用于 $-100\sim 300{}^{\circ }\mathrm{C}$ 之间测温，可用于点温、温差等测量及电子线路热补偿。在应变电桥温度补偿中，热敏电阻 $R_T$ 与分流电阻 $R_5$ 并联后接入电桥的a、b节点之间，热敏电阻 $R_T$ 和应变片 $R_1$ 需处于相同温度下。当温度 $T$ 升高时，应变片 $R_1$ 阻值增大导致 $U_{bc}$ 升高，同时热敏电阻 $R_T$ 阻值减小导致 $U_{ab}$ 降低，最终输出电压 $U_i=U_{ab}+U_{bc}$，通过 $U_{ab}$ 的降低抵消 $U_{bc}$ 的升高，实现温度补偿。在仪表电阻温度补偿中，利用金属通常具有正温度系数的特性，采用负温度系数的热敏电阻与锰铜丝电阻并联后串联于被补偿元件，以抵消温度变化产生的误差。

使用注意事项

热敏电阻在常温下阻值很大，通常都在数千欧以上，连接导线的阻值（最多不过10 Ω）在常温附近对测温影响很小。但能否忽略引线电阻，应依据全温区最低阻值与误差预算判断，不能仅凭常温阻值经验普遍断言不必采用三线制或四线制接法。热敏电阻的阻值随温度改变显著，很小的电流就能产生明显的电压变化，但电流对热敏电阻自身有加热作用，应注意不要使电流过大，防止带来测量误差，即自热误差。