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熱敏電阻工作原理剖析

HOTKING 2019-04-16 16:16:03 NTC热敏電阻 热敏電阻特性曲线

热敏電阻是温度敏感的半导体,在相对较小的温度范围内表现出很大的電阻变化。有两种主要类型的热敏電阻,即正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)。NTC热敏電阻具有随温度升高而下降的特性。

热敏電阻是温度敏感的半导体,在相对较小的温度范围内表现出很大的電阻变化。有两种主要类型的热敏電阻,即正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)。NTC热敏電阻具有隨溫度升高而下降的特性。這些最常用于溫度測量。


热敏電阻类型

甲热敏電阻类似的RTD,但半导体材料来代替金属。热敏電阻是固态器件,其灵敏度高于RTD,与RTD不同,热敏電阻的耐温特性是非线性的,不能用单一系数表征。此外,与RTD不同,热敏電阻的特性是其電阻值随温度的升高而降低。


PTC与NTC热敏電阻比较


与RTD相比,热敏電阻不能用于测量高温。事实上,最高操作温度有时只有100或200°C。

制造商通常以曲线,表格或多项式表达式提供電阻温度数据。线性化電阻 - 温度相关性可以通过模拟电路或通过使用数字计算的数学应用来实现。典型的热敏電阻电路如下所示。


热敏電阻电路


从电路图中可以清楚地看出,这是一个简单的分压器。R s是一些固定(电源)電阻。可以调节R s和电源电压V s,以获得给定温度范围的所需输出电压范围V o。

優點:電阻随温度变化大,响应时间快,稳定性好,高電阻消除了引线電阻引起的困难,成本低,可互换

缺點:非線性,有限的工作溫度範圍,可能由于過熱而需要電流源不准確。

電阻与温度曲线

与RTD和热电偶不同,热敏電阻没有与其電阻与温度特性或曲线相关的标准。因此,有许多不同的可供选择。

每种热敏電阻材料提供不同的電阻与温度“曲线”。一些材料提供更好的稳定性,而另一些材料具有更高的電阻,因此它们可以制成更大或更小的热敏電阻。

许多制造商列出了2个温度之间的β(B)常数(例如:[3 0/50 = 3890])。这与25°C(77°F)的電阻一起可用于识别特定的热敏電阻曲线。

每种热敏電阻材料提供不同的電阻与温度“曲线”。一些材料提供更好的稳定性,而另一些材料具有更高的電阻,因此它们可以制成更大或更小的热敏電阻。

许多制造商列出了2个温度之间的β(B)常数(例如:[3 0/50 = 3890])。这与25°C(77°F)的電阻一起可用于识别特定的热敏電阻曲线。

热敏電阻与温度曲线

制作工藝

该装置由诸如锰,镍,钴和铁等金属氧化物的烧结混合物的材料制成。它们的電阻范围为0.4欧姆至75兆欧,它们可以制成各种形状和尺寸。较小的热敏電阻是直径为0.15毫米至1.5毫米的珠子形式。这种珠子可以密封在实心玻璃棒的尖端中以形成探针,该探针比珠子更容易安装。或者,热敏電阻可以是盘和垫圈的形式,其通过在高压下将热敏電阻材料压制成直径为3毫米至25毫米的扁平圆柱形状而制成。垫圈可以堆叠并串联或并联放置,以增加功率训练能力。

特征曲線

電阻与热敏電阻的温度特性

電阻与温度曲线是使用热敏電阻的测量,控制和补偿应用中使用的主要特性之一。特征图如下所示。从典型热敏電阻的特性曲线图可以看出,随着温度从-100摄氏度变化到+400摄氏度,電阻率从107变为1欧姆 - 厘米。这种高负温度系数使热敏電阻成为理想的温度傳感器。

热敏電阻作为温度傳感器

用于测量温度的热敏電阻如下图所示。热敏電阻设计为在25摄氏度时具有2千欧的電阻,每摄氏度-4%的温度系数将使每摄氏度的温度变化减少80欧姆。

该装置与电池和千分尺串联连接。如果注意到热敏電阻和相应的千分尺电流读数,则温度的变化会引起電阻的变化。通常,仪表在温度方面进行校准,分辨率为0.1摄氏度。如图所示,还使用桥电路以增加热敏電阻的灵敏度。

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