什么是熱敏電阻
熱敏電阻被定義為一個類型的電阻器，其電阻隨溫度的變化而變化。盡管所有電阻器的電阻都會隨溫度輕微波動，但熱敏電阻對溫度變化特別敏感。
熱敏電阻在電路中充當無源組件。它們是一種準確，廉價且堅固的溫度測量方法。盡管它們在極高的溫度或極冷的溫度下無法正常工作，但它們卻是許多不同應用的首選傳感器。當需要精確的溫度讀數(shù)時，它們是理想的選擇。
熱敏電阻的用途
熱敏電阻具有多種應用。在許多不同的液體和環(huán)境空氣環(huán)境中，它們被用作熱敏電阻溫度計的一種測量溫度的方法。熱敏電阻最常見的用途包括：
• 電子體溫計
• 汽車應用（用于測量汽車和卡車中的機油和冷卻液溫度）
• 家用電器（例如微波爐，冰箱和烤箱）
• 電路保護（即電涌保護）
• 可充電電池（確保維持正確的電池溫度）
• 測量電氣材料的熱導率
• 溫度補償（即保持電阻以補償電路另一部分的溫度變化引起的影響）
• 用于惠斯通電橋電路
熱敏電阻如何工作
熱敏電阻的工作原理是其電阻取決于其溫度。我們可以使用歐姆表來測量熱敏電阻的電阻。如果我們知道溫度變化如何影響熱敏電阻的精確關系，那么通過測量熱敏電阻的電阻就可以得出其溫度。
電阻變化多少取決于熱敏電阻中使用的材料類型。熱敏電阻的溫度和電阻之間的關系是非線性的。典型的熱敏電阻圖如下所示：
如果我們有一個具有以上溫度曲線圖的熱敏電阻，我們可以簡單地將歐姆表測得的電阻與曲線圖上所示的溫度對齊。通過在y軸上繪制一條橫穿電阻的水平線，并從該水平線與圖形相交的位置向下繪制一條垂直線，因此可以得出熱敏電阻的溫度。
熱敏電阻類型
有兩種類型的熱敏電阻：
• 負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻
• 正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻
NTC熱敏電阻
在NTC熱敏電阻中，當溫度升高時，電阻減小。并且當溫度降低時，電阻增加。因此，在NTC中，熱敏電阻的溫度和電阻成反比。這些是最常見的彌散者。
NTC熱敏電阻的電阻和溫度之間的關系由以下表達式控制：
• R T是溫度T（K）時的電阻
• R 0是溫度T 0（K）時的電阻
• T 0是參考溫度（通常為25 o C）
• β是一個常數(shù)，其值取決于材料的特性。標稱值取為4000。
如果β值高，則電阻與溫度的關系將非常好。β的值越高，表示在相同的溫度升高下電阻的變化越大–因此，您增加了熱敏電阻的靈敏度（從而提高了精度）。
從表達式（1），我們可以得到電阻溫度系數(shù)。這不過是熱敏電阻靈敏度的表述。
從上面我們可以清楚地看到，αT具有負號。該負號表示NTC熱敏電阻的負電阻-溫度特性。
如果β= 4000 K和T = 298 K，則α ? = -0.0045 / ö K.這比鉑RTD的靈敏度高得多。這將能夠測量溫度的很小變化。
但是，現(xiàn)在可以以高成本獲得具有正溫度系數(shù)的重摻雜熱敏電阻的替代形式。表達式（1）使得即使在很小的溫度范圍內(nèi)也無法對曲線進行線性近似，因此，熱敏電阻絕對是非線性傳感器。
PTC熱敏電阻
PTC熱敏電阻在溫度和電阻之間具有相反的關系。當溫度升高時，電阻增加。并且當溫度降低時，電阻降低。因此，在PTC熱敏電阻中，溫度和電阻成反比。
盡管PTC熱敏電阻不如NTC熱敏電阻常見，但它們經(jīng)常用作電路保護的一種形式。類似于保險絲的功能，PTC熱敏電阻可以用作限流 設備。
當電流通過設備時，會引起少量的電阻發(fā)熱。如果電流大到足以產(chǎn)生比設備損失的更多熱量，則設備會發(fā)熱。在PTC熱敏電阻中，這種加熱也會導致其電阻增加。這會產(chǎn)生自增強效應，該效應會向上推動電阻，從而限制電流。這樣，它就可以作為電流限制裝置來保護電路。
熱敏電阻特性
控制熱敏電阻特性的關系如下：
這里：
• R 1 =絕對溫度T 1 [ o K]時熱敏電阻的電阻
• R 2 =溫度T 2 [ o K]時熱敏電阻的電阻
• β=常數(shù)，取決于換能器的材料
我們可以從上面的等式中看到，溫度和電阻之間的關系是高度非線性的。標準的NTC熱敏電阻通常表現(xiàn)出約0.05 / o C 的負熱電阻溫度系數(shù)。
熱敏電阻構造
為了制造熱敏電阻，將兩種或更多種由金屬氧化物制成的半導體粉末與粘合劑混合以形成漿料。在導線上會形成一小滴這種漿料。為了干燥，我們必須將其放入燒結爐中。在此過程中，該漿液將收縮到導線上以形成電連接。通過在其上涂上玻璃涂層來密封該加工過的金屬氧化物。這種玻璃涂層使熱敏電阻具有防水性能，從而有助于提高其穩(wěn)定性。
市場上有不同形狀和尺寸的熱敏電阻。較小的熱敏電阻為直徑從0.15毫米到1.5毫米的珠子形式。熱敏電阻也可以是通過在高壓下將熱敏電阻材料壓成直徑為3毫米至25毫米的扁平圓柱體制成的圓盤和墊圈形式。
溫度傳感器類型
熱敏電阻的典型尺寸為0.125mm至1.5mm。市售的熱敏電阻的標稱值為1K，2K，10K，20K，100K等。該值表示溫度為25 o C時的電阻值。
熱敏電阻有多種型號可供選擇：珠型，棒型，盤形等。熱敏電阻的主要優(yōu)點是體積小且成本相對較低。
這種尺寸優(yōu)勢意味著，在外殼中工作的熱敏電阻的時間常數(shù)較小，盡管尺寸減小還會降低其散熱能力，從而使自熱效應更大。這種影響會永久損壞熱敏電阻。
為避免這種情況，與電阻溫度計相比，熱敏電阻必須在較低的電流水平下工作，從而導致較低的測量靈敏度。
熱敏電阻與熱電偶
熱敏電阻和熱電偶之間的主要區(qū)別是：
熱敏電阻：
• 感應范圍更窄（55至+150 o C –盡管因品牌而異）
• 感應參數(shù)=電阻
• 非線性的 感測參數(shù)（電阻）與溫度之間的關系
• NTC熱敏電阻的電阻隨溫度升高呈指數(shù)級下降
• 適用于感測溫度的微小變化（很難準確地使用熱敏電阻，并且在超過50 o C的范圍內(nèi)都具有高分辨率）。
• 感應電路簡單，不需要放大，非常簡單
• 如果不校準，通常很難獲得高于1 o C的精度
熱電偶：
• 溫度感應范圍廣（T型= -200-350 o C; J型= 95-760°C; K型= 95-1260°C;其他類型的溫度甚至更高）
• 可以很準確
• 傳感參數(shù)=不同溫度下結點產(chǎn)生的電壓
• 熱電偶電壓相對較低
• 線性的 感測參數(shù)（電壓）與溫度之間的關系
熱敏電阻與RTD
電阻溫度檢測器（也稱為RTD傳感器）與熱敏電阻非常相似。RTD和熱敏電阻均具有隨溫度變化的電阻。
兩者之間的主要區(qū)別在于它們制成的材料類型。熱敏電阻通常由陶瓷或聚合物材料制成，而RTD由純金屬制成。在性能方面，熱敏電阻幾乎在所有方面都具有優(yōu)勢。
與RTD相比，熱敏電阻更精確，更便宜且響應時間更快。熱敏電阻與RTD相比，唯一真正的缺點是涉及溫度范圍。RTD可以比熱敏電阻在更寬的范圍內(nèi)測量溫度。
除此之外，沒有理由在RTD上使用熱敏電阻。
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