具有负温度系数NTC热敏电阻概述

2011-06-08 17:03:43来源: 互联网

NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有 接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此,在实现小型化的同时,还具有电阻值、 温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点,可进行高灵敏度、高精度的 检测。本公司提供各种形状、特性的小型、高可靠性产品,可满足广大客户的 应用需求。

NTC负温度系数热敏电阻工作原理


NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件,所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料,采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质,因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时,这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少,所以其电阻值较高;随着温度的升高,载流子数目增加,所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O~1000000欧姆,温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。

RN :在额定温度 TN ( K )时的 NTC 热敏电阻阻值。
T :规定温度( K )。
B : NTC 热敏电阻的材料常数,又叫热敏指数。
exp :以自然数 e 为底的指数( e = 2.71828 …)。
RT2 :温度 T2 ( K )时的零功率电阻值。
T1, T2 :两个被指定的温度( K )。
RT :温度 T ( K )时的零功率电阻值。
T :温度( T )。
B :材料常数。
△ P : NTC 热敏电阻消耗的功率( mW )。
△ T : NTC 热敏电阻消耗功率△ P 时,电阻体相应的温度变化( K )。
C: NTC 热敏电阻的热容量。
δ: NTC 热敏电阻的耗散系数。
一般要求阻值变化大于0.1%,则这时的测量功率Pm为: 
RT:温度T时零功率电阻值。
A:与热敏电阻器材料物理特性及几何尺寸有关的系数。 
B:B值。
T:温度(k)。
更精确的表达式为:
   T:为绝对温度值,K;
   A、B、C、D:为特定的常数。

热敏电阻的基本特性

电阻-温度特性


(式1) R=Ro exp {B(I/T-I/To)}

R : 温度T(K)时的电阻值
Ro : 温度T0(K)时的电阻值
B : B 值
*T(K)= t(ºC)+273.15

但实际上,热敏电阻的B值并非是恒定的,其变化大小因材料构成而异,最大甚至可达5K/°C。因此在较大的温度范围内应用式1时,将与实测值之间存在一定误差。

此处,若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算时,则可降低与实测值之间的误差,可认为近似相等。

(式2) BT=CT2+DT+E

上式中,C、D、E为常数。
另外,因生产条件不同造成的B值的波动会引起常数E发生变化,但常数C、D 不变。因此,在探讨B值的波动量时,只需考虑常数E即可。


•  常数C、D、E的计算
常数C、D、E可由4点的(温度、电阻值)数据 (T0, R0). (T1, R1). (T2, R2) and (T3, R3),通过式3~6计算。
首先由式样3根据T0和T1,T2,T3的电阻值求出B1,B2,B3,然后代入以下各式样。




•  电阻值计算例
To=25+273.15   T1=10+273.15   T2=20+273.15   T3=30+273.15
*T : 10+273.15~30+273.15

•  电阻-温度特性图如图1所示

电阻温度系数




这里α前的负号(-),表示当温度上升时零负载电阻降低。

散热系数 (JIS-C2570)

在热平衡状态下,热敏电阻的温度T1、环境温度T2及消耗功率P之间关系如下式所示。



产品目录记载值为下列测定条件下的典型值。
    (1) 25°C静止空气中。
    (2) 轴向引脚、经向引脚型在出厂状态下测定。

额定功率(JIS-C2570)

产品目录记载值是以25°C为额定环境温度、由下式计算出的值。

(式) 额定功率=散热系数×(最高使用温度-25)

最大运行功率

这是使用热敏电阻进行温度检测或温度补偿时,自身发热产生的温度上升容许值所对应功率。(JIS中未定义。)容许温度上升t°C时,最大运行功率可由下式计算。

应环境温度变化的热响应时间常数(JIS-C2570)


热敏电阻的环境温度从T1变为T2时,经过时间t与热敏电阻的温度T之间存在以下关系。

T= (T1-T2)exp(-t/τ)+T2......(3.1)
(T2-T1){1-exp(-t/τ)}+T1.....(3.2)
常数τ称热响应时间常数。
上式中,若令t=τ时,则(T-T1)/(T2-T1)=0.632。

换言之,如上面的定义所述,热敏电阻产生初始温度差63.2%的温度变化所需的时间即为热响应时间常数。

经过时间与热敏电阻温度变化率的关系如下表所示。




产品目录记录值为下列测定条件下的典型值。

    (1) 静止空气中环境温度从50°C至25°C变化时,热敏电阻的温度变化至34.2°C所需时间。
    (2) 轴向引脚、径向引脚型在出厂状态下测定。


 
   
B 值相同, 阻值不同的 R-T 特性曲线示意图 
 
相同阻值,不同B值的NTC热敏电阻R-T特性曲线示意图
 


外形结构
环氧封装系列NTC热敏电阻
玻璃封装系列NTC热敏电阻
应用电路原理
温度测量(惠斯登电桥电路)
温度控制
应用设计
  • 电子温度计、电子万年历、电子钟温度显示、电子礼品;
  • 冷暖设备、加热恒温电器;
  • 汽车电子温度测控电路;
  • 温度传感器、温度仪表;
  • 医疗电子设备、电子盥洗设备;
  • 手机电池及充电电器。
R25允许偏差(%)
B值(25/50 ℃)/(K)
时间常数 ≤30S
耗散系数 ≥6mW/ ℃
测量功率 ≤0.1mW
额定功率 ≤0.5W
使用温度范围 -55 ℃ ~+125 ℃
应用原理及实例

关键字:概述

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0608/article_9706.html
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