CTR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。根据电阻-温度特性的不同，热敏电阻分为三类：负温度系数（NTC）热敏电阻、正温度系数（PTC）热敏电阻和临界温度系数热敏电阻（CTR）。CTR热敏电阻具有负温度系数，但在某个临界温度范围内电阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡，灵敏度极高。

温阻曲线特征

三种热敏电阻的温阻曲线形态不同。NTC热敏电阻的阻值随温度升高单调下降，且具有明显的非线性；PTC热敏电阻的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热敏电阻在临界温区之前阻值较高，当温度达到临界温区时，电阻值发生急剧下降，曲线斜率极大，呈现陡变的负温度特性。

数学描述

PTC热敏电阻的阻值与温度的关系可表示为

式中，$R_{\mathrm{t}}$ 和 $R_0$ 分别为温度 $t$（K）和 $t_0$（K）时的电阻值；$A$ 为热敏电阻的材料常数；$t_0=273.15\mathrm{K}$，即 $0{}^{\circ }\mathrm{C}$ 时的绝对温度。

NTC热敏电阻在近恒B温区内的阻值与温度的关系可表示为

式中，$B$ 为热敏电阻的材料常数，单位为K，由材料、工艺及结构决定，$B$ 一般在 $1500\sim 6000\mathrm{K}$ 之间。该式描述了NTC热敏电阻在近恒B温区内阻值随温度升高而减小的指数关系。CTR热敏电阻在临界温区外是否可用类似关系描述，须有材料、温区与拟合误差依据，不能仅凭负温度系数自动推广；在临界温区内电阻急剧下降，需用其特有的陡变特性表征。

材料与用途

PTC热敏电阻由钛酸钡掺合稀土元素烧结而成，主要用于电器过热保护、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，具有极高的负电阻温度系数，特别适用于 $-100\sim 300{}^{\circ }\mathrm{C}$ 之间测温，应用于点温、温差等测量及电子线路热补偿。CTR热敏电阻由三氧化二钒与钡、硅等氧化物在弱还原气氛中烧结而成，主要用作温度开关。

使用特点与注意事项

热敏电阻的测温范围一般为 $-50\sim 350{}^{\circ }\mathrm{C}$，可用于液体、气体、固体、高空气象、深井等方面对温度测量精度要求不高但快速、灵敏的场合。其阻值在常温下很大，通常都在数千欧以上；连接导线的阻值（最多不过 $10\mathrm{\Omega }$）能否忽略，应按最低工作阻值与误差预算限定，不能仅由常温高阻推断全温区引线影响可忽略，故是否采用三线制或四线制接法需视该误差预算而定。但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，而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”）。此外，热敏电阻存在互换性较差、稳定性较差、非线性严重且不能在高温下使用的缺点。