熱敏電阻(Thermistor,Thermal Resistor 之縮寫)，按照溫度係數不同分為正溫度係數熱敏電阻和負溫度係數熱敏電阻，利用熱敏電阻的特性進行相關套用的方法叫熱敏電阻法。
基本介紹
- 中文名：熱敏電阻法
- 外文名：Thermistor,Thermal Resistor 之縮寫
- 類別：感測器
- 相關套用：加熱器、溫度採集等
原理介紹,分類及特性,電阻-溫度特性,電流-電壓特性,電流-時間特性,非線性特性,
原理介紹
熱敏電阻由半導體陶瓷材料組成,利用原理是溫度引起電阻變化.若電子和空穴的濃 度分別為 n、p,遷移率分別為μn、μp,則半導體的電導為:σ=q(nμ n+pμp)因為 n、p、μn、μp 都是依賴溫度 T 的函式,所以電導是溫度的 函式,因此可由測量電導而推算出溫度的高低,並能做出電阻-溫度特性曲 線.這就是半導體熱敏電阻的工作原理.就其電阻係數之大小而言,乃屬 於半導體;而依其電阻值隨溫度變化的情形,主要可將其分為負溫度係數 (NTC, Negative Temperature Coefficient)熱敏電阻及正溫度係數(PTC, Positive Temperature Coefficient)熱敏電阻兩種。
分類及特性
電阻-溫度特性
NTC(負溫度係數)的電阻值可以隨溫度的上升而下 降,由於其溫度係數非常大,所以可以檢知微小的溫度變化,因此被廣泛 套用在溫度的量測、電路軟啟動,控制與補償。常規的熱敏電阻溫度感測 器都是由 NTC 熱敏電阻製成。
PTC(正溫度係數)的電阻值可以隨溫度的上升而增大,由於其溫度 係數非常大,主要用在消磁電路、加熱器、電路保護、電機啟動、暖風機, 風速測量,溫度控制與補償。
電流-電壓特性
當通入的電流小,幾乎不使元件本身發熱時,電阻值 是一定值。當電流增加,NTC 熱敏電阻產生的焦耳熱使元件本身的溫度上 升(self-heating),並與環境進行熱交換。此電流-電壓特性的典型套用為液位 感測器,其基本原理是利用 NTC 熱敏電阻在液體和空氣中的熱散失差異;如前所述,NTC 熱敏電阻通以電流後產生焦耳熱而升溫,其熱量傳導至周圍介質,平衡溫度將隨介質種類而不同。利用此現象可檢知 NTC 熱敏電阻 在液體中或空氣中,以適時啟動警示燈。
電流-時間特性
NTC 熱敏電阻的另一個重要參數是時間,亦即使 NTC 熱敏電阻從某一電阻值改變到另一電阻值所需的時間。當開始加電壓於 NTC 熱敏電阻時是定電阻、定電流的狀態,而在自熱區域(self-heating)則電 阻下降、電流增加。而其改變速率則和加於 NTC 熱敏電阻上的功率和元件 本身的 Thermal Mass、形狀/結構及環境狀況等因素有關。此一電流-時間特 性可用於抑制突波電流,又不至於對電路的總電流造成太大的影響。因此 被廣泛套用於 OA 機器的交換式電源供應器中,以抑制電源開啟時,引發 的突波電流,如此可以防止熔絲的熔斷與保護電子線路及其他電子元件, 以提高 OA 機器的可靠度.
非線性特性
熱敏電阻由於物理結構所造成的,所以非線 性較大,因此在使用時要進行線性化處理。線性化處理雖然能夠改善熱敏 電阻的特性曲線,但是比較複雜。為此,在要求不高的一般套用中,常做 出在一定的溫度範圍內溫度與阻值成線性關係的假定,以簡化計算。使用 熱敏電阻是為了感知溫度,給熱敏電阻通以恆定的電流,電阻兩端就可測 到一個電壓,然後通過公式下面的公式可求得溫度:T=T0-KVT
T 為被測溫度;T0 為與熱敏電阻特性有關的溫度參數;K 為與熱敏電 阻特性有關的係數;虛擬化技術,VT 為熱敏電阻兩端的電壓。根據這一公 式,如果能測得熱敏電阻兩端的電壓,再知道參數 T0 和 K,則可以計算出 熱敏電阻的環境溫度,也就是被測的溫度,這樣就把電阻隨溫度的變化關係轉化為電壓隨溫度變化的關係了。
