热敏电阻是一种利用半导体材料制成的电阻器,其电阻值随温度的变化而显著变化。根据温度系数的不同,热敏电阻可以分为正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)两类。PTC的电阻值随温度的升高而增大,而NTC的电阻值随温度的升高而减小。热敏电阻的电阻温度系数要比金属大10~100倍以上,能检测出10^-6℃的温度变化。工作温度范围宽:常温器件适用于-55℃~315℃,高温器件适用温度高于315℃(目前可达到2000℃),低温器件适用于-273℃~-55℃。体积小:能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度。使用方便:电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择。易加工成复杂的形状,可大批量生产。稳定性好、过载能力强。
防护措施:对于一些特殊环境下的应用,如潮湿、腐蚀或有较强振动的场合,热敏电阻需要进行适当的防护措施。例如,使用防护罩、密封胶或防水涂层等来保护热敏电阻免受外界环境的影响。除此之外,还要进行定期检查和维护,以保持其良好的工作状态。
NTC热敏电阻
NTC(Negative Temperature Coeff1Cient)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料.该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷,可制成具有负温度系数(NTC)的热敏电阻.其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化.现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料.NTC热敏半导瓷大多是尖晶石结构或其他结构的氧化物陶瓷,具有负的温度系数,电阻值可近似表示为:式中RT、RT0分别为温度T、T0时的电阻值,Bn为材料常数.陶瓷晶粒本身由于温度变化而使电阻率发生变化,这是由半导体特性决定的.
,NTC热敏电阻测温用原理如图4所示.
它的测量范围一般为-10~+300℃,也可做到-200~+10℃,甚至可用于+300~+1200℃环境中作测温用.RT为NTC热敏电阻器;R2和R3是电桥平衡电阻;R1为起始电阻;R4为满刻度电阻,校验表头,也称校验电阻;R7、R8和W为分压电阻,为电桥提供一个稳定的直流电源.R6与表头(微安表)串联,起修正表头刻度和限制流经表头的电流的作用.R5与表头并联,起保护作用.在不平衡电桥臂(即R1、RT)接入一只热敏元件RT作温度传感探头.由于热敏电阻器的阻值随温度的变化而变化,因而使接在电桥对角线间的表头指示也相应变化.这就是热敏电阻器温度计的工作原理.
3)热敏电阻传感器的过热保护
过热保护分直接保护利间接保护。对小电流场合,可把热敏电阻传感器直接串人负载中,防止过热损坏以保护器件,对大电流场合,可用于对继电器、晶体管电路等的保护。不论哪种情况,热敏电阻都与被保护器件紧密结合在一起,从而使两者之间充分进行热交换,一旦过热,热敏电阻则起保护作用。
例如,在电动机的定子绕组中嵌入突变型热敏电阻传感器并与继电器串联。当电动机过载时,定子电流增大,引起发热。当温度大于突变点时,电路中的电流可以内十分之几毫安突变为几十毫安,因此继电器动作,从而实现过热保护。
4)热敏电阻传感器用于液面的测量
给 NTC 热敏电阻传感器施加一定的加热电流,它的表面温度将高于周围的空气温度,此时它的阻值较小。当液而高于它的安装高度时,液体将带走它的热量,使之温度下降、阻值升高。判断它的阻值变化,就可以知道液面是否低于设定值。汽车油箱中的油位报警传感器就是利用以上原理制作的。热敏电阻在汽车中还用于测量油温、冷却水混等。
不同型号的特点和应用
NTC 热敏电阻(负温度系数)
特点:NTC 热敏电阻的阻值随温度升高而减小。它广泛应用于以下领域:
温度测量和控制:NTC 热敏电阻可以用于测量和控制电子设备的温度,如电脑、冰箱、空调等。
过热保护:NTC 热敏电阻可以用于检测设备的温度是否超过安全范围,从而起到过热保护的作用。
液位测量:NTC 热敏电阻可以用于测量液体的液位,通过测量液体对温度的影响来推算液位高度。
PTC 热敏电阻(正温度系数)
特点:PTC 热敏电阻的阻值随温度升高而增大。它主要应用于以下领域:
过流保护:PTC 热敏电阻可以用于电路中的过流保护,当电流过大时,PTC 热敏电阻的阻值迅速增大,限制电流的流动。
保险丝:PTC 热敏电阻可以用于制作保险丝,当电流过大时,PTC 热敏电阻的阻值逐渐增大,延迟电路的断开时间。
加热器控制:PTC 热敏电阻可以用于控制加热器的功率,通过调节 PTC 热敏电阻的阻值来控制加热器的输出功率。
CTR 热敏电阻(临界温度热敏电阻)
特点:CTR 热敏电阻的阻值在特定温度下发生突变。它主要应用于以下领域:
温度开关:CTR 热敏电阻可以用于制作温度开关,当温度达到特定阈值时,电路自动断开或闭合。
恒温控制:CTR 热敏电阻可以用于恒温控制系统中,通过监测温度的变化来控制设备的运行状态。
温度补偿:CTR 热敏电阻可以用于温度补偿电路中,通过调整阻值来抵消温度对电路性能的影响。
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