热敏电阻的种类、特点及工作原理

热敏电阻器的名称是“热敏电阻器”的缩写。热敏电阻的完整形式提供了热敏电阻特性的一般和详细的动作概念。

:美国普拉卡什

使用热敏电阻的各种不同类型的设备包括各种各样的设备，如温度传感器和提供温度补偿的电子电路。

虽然热敏电阻的使用不像普通形式的晶体管、电阻和电容器那样普遍，但电子场大量使用热敏电阻。

热敏电阻电路符号

热敏电阻用来识别的符号是它自己的电路符号。

热敏电阻的电路符号由一个底座组成，底座由标准电阻矩形和一条通过底座的对角线组成，并且由一个小尺寸的垂直部分组成。

电路图中广泛使用了热敏电阻的电路符号。

类型的热敏电阻

根据几种不同的方法，热敏电阻可以分为各种类型和类别。

它们被分类的方式首先是基于热敏电阻对暴露热的反应方式。

有些电容器的电阻随着温度的升高而增大，而在其他类型的热敏电阻中观察到相反的情况，导致电阻的减小。

这个概念可以用热敏电阻的曲线加以扩展，热敏电阻的曲线可以用一个简单形式的方程来描述:

电阻与温度的关系

ΔR = k x & ΔT

上式由:

ΔR =观察到阻力变化

ΔT =观察到的温度变化

K =一级电阻温度系数

在大多数情况下，电阻与温度之间存在非线性关系。但随着电阻和温度的各种微小变化，观察到的关系也发生了变化，并在本质上成为线性关系。

k的值可以是正的，也可以是负的，这取决于热敏电阻的类型。

NTC热敏电阻(负温度系数热敏电阻):NTC热敏电阻的特性使得它的电阻随着温度的升高而减小，因此NTC热敏电阻的k系数是负的。

PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻):NTC热敏电阻的特性使得它的电阻随着温度的增加而增加，因此NTC热敏电阻的k系数是正的。

除了热敏电阻的电阻变化特性外，热敏电阻的另一种区分和分类方法取决于热敏电阻使用的材料类型。使用的材料主要有两种:

单晶半导体

本质上是金属的化合物，如氧化物

热敏电阻的发展和历史

由于温度的变化，在电阻器中观察到的变化现象在19世纪早期就得到了证明。

热敏电阻至今仍有许多使用方法。但是这种热敏电阻的大部分都有一个缺点，那就是在很大的温度范围内，它们的电阻变化很小。

半导体的使用通常隐含在热敏电阻中，使热敏电阻在较大的温度范围内表现出较大的电阻变化。

用于制造热敏电阻的材料有两种类型，其中包括金属化合物，这是最早发现的用于热敏电阻的材料。

1833年，法拉第在测量电阻随硫化银温度的变化时，发现了负温度系数。但金属氧化物的大规模商业化生产直到20世纪40年代才开始。

硅热敏电阻和晶体锗热敏电阻的研究是在第二次世界大战之后进行的，当时人们正在研究半导体材料。

虽然半导体和金属氧化物是两种热敏电阻类型，但它们所覆盖的温度范围是不同的，因此它们不需要竞争。

热敏电阻的组成与结构

根据热敏电阻需要使用的应用程序以及热敏电阻工作的温度范围;制造热敏电阻的尺寸、形状和材料类型是确定的。

适用于平面需要热敏电阻保持恒定接触的场合;在这些情况下，热敏电阻的形状是扁平的圆盘。

在这种情况下，需要制作热敏电阻的温度探头，热敏电阻的形状是棒状或珠状的。因此，热敏电阻的实际物理形状取决于热敏电阻应用的要求。

金属氧化物型热敏电阻使用的温度范围为200- 700k。

用于制造这些热敏电阻的部件是在一种精细的粉末中发现的，这种粉末在非常高的温度下烧结和压缩。

这些热敏电阻最常用的材料包括氧化镍、氧化铁、氧化锰、氧化铜和氧化钴。

半导体热敏电阻使用的温度很低。比锗硅热敏电阻较少使用热敏电阻用于更广泛的温度范围内,低于100º的绝对零度的范围即100 k。

使用硅热敏电阻所能达到的最高温度为250K。如果温度升高超过250K，硅热敏电阻就会经历正温度系数的设定。单晶用于制造热敏电阻，其中晶体的掺杂水平为10^16 - 10^17/cm3。

热敏电阻的应用

热敏电阻器可用于许多不同类型的应用，而且在许多其他应用中也发现了它们。

热敏电阻器最吸引人的特点是，它所提供的元件在电路中是非常经济的，因为它们有效地执行，而且价格低廉。

温度系数是负的还是正的这一事实决定了热敏电阻的应用范围。

当温度系数为负时，热敏电阻可用于以下用途:

极低温度温度计:热敏电阻用于测量极低温度温度计中的极低温度。

数字式恒温器:现代数字式恒温器广泛而普遍地使用热敏电阻。

电池包监控:电池包在充电期间的温度是通过使用NTC热敏电阻来监控的。

在现代工业中使用的一些电池，包括广泛使用的锂离子电池，对过充电很敏感。在这种电池中，其充电状态可以通过温度有效地指示，从而可以确定何时需要终止充电周期。

冲击保护装置:电源电路采用NTC热敏电阻以限制涌流的设备的形式。

NTC热敏电阻在充当涌流保护装置的同时，通过提供初始水平的高电阻，防止在启动点的大量电流流动。

在这之后，热敏电阻被加热，因此由它提供的初始电阻水平大大降低，从而允许在电路的正常运行期间流动大量的电流。

用于此用途的热敏电阻是相应地设计的，因此它们的尺寸比测量型热敏电阻要大。

当温度系数为正时，热敏电阻可用于以下用途:

限流器件:电子电路采用PTC热敏电阻作为限流器件。

PTC热敏电阻作为更常用的熔断器的替代装置。在正常情况下，当设备经历电流流动时，产生的少量热量不会引起不适当的或副作用。

但如果通过设备的电流非常大，那么可能会导致电阻的增加，因为热量可能无法在周围环境中消散，因为设备可能无法做到这一点。

这导致产生更多的热量，从而产生一种正反馈效应的现象。这种热和电流波动保护了该装置，因为当电阻增加时，可以观察到电流的下降。

热敏电阻的应用范围很广。热敏电阻可以用可靠、便宜、简单的方式来检测温度。

可以使用热敏电阻的各种设备包括恒温器和火灾报警器。热敏电阻可以单独使用，也可以与其他器件一起使用。在后一种情况下，热敏电阻可以通过使其成为惠斯通电桥的一部分来提供高程度的精度。

此外，热敏电阻被用于温度补偿装置的形式。

在很大比例的电阻中，由于其温度系数为正，电阻随着温度的增加而增加。

当应用对稳定性要求较高时，采用具有负温度系数的热敏电阻。这是在电路中加入热敏电阻以抵消元件由于其正温度系数而产生的影响时实现的。