热敏电阻工作原理分析

热敏电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电阻变化。有两种主要类型的热敏电阻，即正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）。NTC热敏电阻具有随温度升高而下降的特性。这些最常用于温度测量。

甲热敏电阻类似的RTD，但半导体材料来代替金属。热敏电阻是固态器件，其灵敏度高于RTD，与RTD不同，热敏电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，热敏电阻的特性是其电阻值随温度的升高而降低。

PTC与NTC热敏电阻比较

与RTD相比，热敏电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电阻温度数据。线性化电阻 - 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。典型的热敏电阻电路如下所示。

热敏电阻电路

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）电阻。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。

优点：电阻随温度变化大，响应时间快，稳定性好，高电阻消除了引线电阻引起的困难，成本低，可互换

缺点：非线性，有限的工作温度范围，可能由于过热而需要电流源不准确。

电阻与温度曲线

与RTD和热电偶不同，热敏电阻没有与其电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。

每种热敏电阻材料提供不同的电阻与温度“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电阻，因此它们可以制成更大或更小的热敏电阻。

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）的电阻一起可用于识别特定的热敏电阻曲线。

每种热敏电阻材料提供不同的电阻与温度“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电阻，因此它们可以制成更大或更小的热敏电阻。

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）的电阻一起可用于识别特定的热敏电阻曲线。

热敏电阻与温度曲线

制作工艺

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。它们的电阻范围为0.4欧姆至75兆欧，它们可以制成各种形状和尺寸。较小的热敏电阻是直径为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，热敏电阻可以是盘和垫圈的形式，其通过在高压下将热敏电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。

特征曲线

电阻与热敏电阻的温度特性

电阻与温度曲线是使用热敏电阻的测量，控制和补偿应用中使用的主要特性之一。特征图如下所示。从典型热敏电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，电阻率从107变为1欧姆 - 厘米。这种高负温度系数使热敏电阻成为理想的温度传感器。

热敏电阻作为温度传感器

用于测量温度的热敏电阻如下图所示。热敏电阻设计为在25摄氏度时具有2千欧的电阻，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。如果注意到热敏电阻和相应的千分尺电流读数，则温度的变化会引起电阻的变化。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电阻的灵敏度。

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