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时间:2018-06-14
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1、NTC热敏电阻特性参数基本知识热敏电阻分为两类,分别为: 1.NTC负温度系数热敏电阻 2.PTC正温度系数热敏电阻 热敏电阻的物理特性用下列参数表示: 电阻值、B值、耗散系数、热时间常数、电阻温度系数。 电阻值:R〔Ω〕 电阻值的近似值表示为:R2=R1exp[1/T2-1/T1] 其中:R2:绝对温度为T2〔K〕时的电阻〔Ω〕 R1:绝对温度为T1〔K〕时的电阻〔Ω〕 B:B值〔K〕 B值:B〔k〕 B值是电阻在两个温度之间变化的函数,表达式为: B=InR1-InR2=2.3026(1ogR1-1ogR2) 1/T1-1/T21/
2、T1-1/T2 其中:B:B值〔K〕 R1:绝对温度为T1〔K〕时的电阻〔Ω〕 R2:绝对温度为T2〔K〕时的电阻〔Ω〕耗散系数:δ〔mW/℃〕 耗散系数是物体消耗的电功与相应的温升值之比 δ=W/T-Ta=I2R/T-Ta 其中:δ:耗散系数δ〔mW/℃〕 W:热敏电阻消耗的电功〔mW〕T:达到热平衡后的温度值〔℃〕Ta:室温〔℃〕I:在温度T时加热敏电阻上的电流值〔mA〕R:在温度T时加热敏电阻上的电流值〔KΩ〕在测量温度时,应注意防止热敏电阻由于加热造成的升温。热时间常数:τ〔sec.〕 热敏电阻在零能量条件下,由于步阶效应使热敏电阻本身的温度发生改变
3、,当温度在初始值和最终值之间改变63.2%所需的时间就是热时间系数τ。 电阻温度系数:α〔%/℃〕 α是表示热敏电阻器温度每变化1oC,其电阻值变化程度的系数〔即变化率〕,用 α=1/R?dR/dT表示,计算式为: α=1/R?dR/dT×100=-B/T2×100其中:α:电阻温度系数〔%/℃〕R:绝对温度T〔K〕时的电阻值〔Ω〕B:B值〔K〕热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件.热敏电阻由半导体陶瓷材料组成,利用的原理是温度引起电阻变化.若电子和空穴的浓度分别为n、p,迁移率分别为μn、μp,则半导体的电导为:σ=q(nμnpμp)因为n
4、、p、μn、μp都是依赖温度T的函数,所以电导是温度的函数,因此可由测量电导而推算出温度的高低,并能做出电阻-温度特性曲线.这就是半导体热敏电阻的工作原理.热敏电阻包括正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻,以及临界温度热敏电阻(CTR).它们的电阻-温度特性如图1所示.热敏电阻的主要特点是:①灵敏度较高,其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;②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℃(目前最高可达到2000℃),低温器件适用于-273℃~55℃;③体积小,能够测量其他温度计无法测
5、量的空隙、腔体及生物体内血管的温度;④使用方便,电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择;⑤易加工成复杂的形状,可大批量生产;⑥稳定性好、过载能力强. 由于半导体热敏电阻有独特的性能,所以在应用方面,它不仅可以作为测量元件(如测量温度、流量、液位等),还可以作为控制元件(如热敏开关、限流器)和电路补偿元件.热敏电阻广泛用于家用电器、电力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域,发展前景极其广阔.一、PTC热敏电阻PTC(PositiveTemperatureCoeff1Cient)是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料,可专门用作恒定温度传感器.
6、该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体,其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化,常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导(体)瓷;同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物,采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化,从而得到正特性的热敏电阻材料.其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件(尤其是冷却温度)不同而变化.钛酸钡晶体属于钙钛矿型结构,是一种铁电材料,纯钛酸钡是一种绝缘材料.在钛酸钡材料中加入微量稀土元素,进行适当热处理后,在居
7、里温度附近,电阻率陡增几个数量级,产生PTC效应,此效应与BaTiO3晶体的铁电性及其在居里温度附近材料的相变有关.钛酸钡半导瓷是一种多晶材料,晶粒之间存在着晶粒间界面.该半导瓷当达到某一特定温度或电压,晶体粒界就发生变化,从而电阻急剧变化.钛酸钡半导瓷的PTC效应起因于粒界(晶粒间界).对于导电电子来说,晶粒间界面相当于一个势垒.当温度低时,由于钛酸钡内电场的作用,导致电子极容易越过势垒,则电阻值较小.当温度升高到居里点温度(即临界温度)附近时,内电场受到破坏,它不能帮助导电电子越过势垒.这相当于势垒升高,电阻值突然增大,产生PTC效应.钛酸钡半导瓷的PTC效
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