PTC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。按电阻-温度特性分为三类：负温度系数热敏电阻（Negative Temperature Coefficient，NTC）、正温度系数热敏电阻（Positive Temperature Coefficient，PTC）和临界温度系数热敏电阻（Critical Temperature Resistor，CTR）。

PTC的阻温关系

PTC热敏电阻的阻值与温度关系可表示为

式中 $R_{\mathrm{t}}$ 为温度 $t$（K）时的电阻值，$R_0$ 为温度 $t_0$（K）时的电阻值，$A$ 为热敏电阻的材料常数（单位 ${\mathrm{K}}^{-1}$），$t_0=273.15\mathrm{K}$（即 $0{}^{\circ }\mathrm{C}$ 对应的绝对温度）。该式仅在给定材料和给定温区内成立，不能作为烧结PTC跨越突变区的普遍模型；在居里温度附近的突变区，阻值随温度的变化远快于该指数式。

三类热敏电阻的温阻曲线区别

• NTC：阻值随温度升高单调下降，非线性明显，具有很高的负电阻温度系数。
• PTC：阻值随温度升高而增大，存在斜率最大的区域；当温度超过某一数值时，电阻值朝正方向快速变化。
• CTR：也具有负温度系数，但在某个温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在该区段特别陡，灵敏度极高。

材料与用途对照

• PTC：由钛酸钡掺合稀土元素烧结而成；应用于电器过热保护、发热源定温控制、限流元件及彩电消磁。
• NTC：由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化物混合烧结而成；应用于点温、温差等测量及电子线路热补偿。
• CTR：由三氧化二钒与钡、硅等氧化物在弱还原气氛中烧结而成；主要用作温度开关。

使用条件与注意事项

热敏电阻常温下阻值很大，通常数千欧以上，在常温附近连接导线阻值（最多不过10 Ω）相对很小，对测温的影响可忽略，此时不必采用三线制或四线制接法；但该近似应按最低工作阻值与误差预算限定，当工作温度使热敏电阻阻值下降到与导线阻值相比不可忽略时，引线电阻的影响不能忽略。热敏电阻测温范围一般为 $-50\sim 350{}^{\circ }\mathrm{C}$，适用于对温度测量精度要求不高但要求快速、灵敏的场合。由于阻值随温度改变显著，很小电流即可产生明显电压变化，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，防止自热误差。