NTC(负温度系数) 和PTC(正温度系数电阻)

NTC2和PTC热敏电阻

目录

第一节NTC负温度系数热敏电阻参数

第二节NTC负温度系数热敏电阻分类

第三节产品型号命名标准：

第四节型号参数即电气性能

第五节温度感知型NTC应用电路

第六节功率型NTC应用电路

第七节PTC

第一节NTC负温度系数热敏电阻参数

B 值被定义为：

RT1 ：温度 T1 （ K ）时的零功率电阻值。

RT2 ：温度 T2 （ K ）时的零功率电阻值。

T1、T2 ：两个被指定的温度（ K ）。

对于常用的 NTC 热敏电阻， B 值范围一般在 2000K ～ 6000K 之间。感

知型的NTC要求B值要大。B值越大约灵敏。

在规定温度下， NTC 热敏电阻零动功率电阻值的相对变化与引起该变化的温度

变化值之比值。

αT ：温度 T （ K ）时的零功率电阻温度系数。

RT ：温度 T （ K ）时的零功率电阻值。

T ：温度（ T ）。

B ：材料常数。

在规定环境温度下， NTC 热敏电阻耗散系数是电阻中耗散的功率变化与电

阻体相应的温度变化之比值。

δ： NTC 热敏电阻耗散系数，（ mW/ K ）。

△ 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 ）。

能量是以瓦特为单位表示。

通常，外包覆环氧或酚类、外径为0.095英寸的热敏电阻，在搅动油中耗散因子

是13mW/℃,在静止空气中耗散因子为2mW/℃。

在零功率条件下，当温度突变时，热敏电阻的温度变化了始未两个温度差的63.2% 时所需的时间，热时间常数与 NTC 热敏电阻的热容量成正比，与其耗散系数成反比。

τ：热时间常数（ S ）。

C： NTC 热敏电阻的热容量。

δ： NTC 热敏电阻的耗散系数。

电阻体自身温度不超过其最高工作温度。

在规定的技术条件下，热敏电阻器能长期连续工作所允许的最高温度。即:

T0-环境温度。

热敏电阻在规定的环境温度下，阻体受测量电流加热引起的阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计时所消耗的功率。

一般要求阻值变化大于0.1%，则这时的测量功率Pm为：

NTC热敏电阻的温度特性可用下式近似表示：

式中：

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：

式中：

RT：热敏电阻器在温度T时的零功率电阻值。

T：为绝对温度值，K；

A、B、C、D：为特定的常数。

第二节NTC负温度系数热敏电阻分类

从用途上分，NTC热敏电阻可以分为温度感知型NTC和功率型NTC

第三节产品型号命名标准：

NTC热敏电阻器的种类繁多，形状各异。表1是负温度系数热敏电阻的命名标准，它由四部分构成，其中M表示敏感元件，F表示负温度系数热敏电阻器。有些厂家的产品，在序号之后又加了一个数字，如MF54-1，这个“-1”也属于序号，通常叫“派生序号”。

第四节型号参数即电气性能环氧封装系列NTC热敏电阻

玻璃封装系列NTC热敏电阻

注: 1.第一方框填标称阻值,第二方框填精度代号.( F:±1%G:±2%H:±3%J:±5% ) 2:B值(25/50℃)误差:对于标称阻值精度±1%的产品其B值对应误差是±1%,其余B值误差均为±2% 贴片封装系列NTC热敏电阻

第五节温度感知型NTC应用电路

温度测量（惠斯登电桥电路）

温度控制

影响测量温度的参数

NTC具有价格低廉、阻值随温度变化显著的特点，而广泛用于温度测量。通常采用一只精密电阻与NTC 串联（见图1），NTC阻值的变化转变为电压变化直接进入比较电路或单片机的A/D的输入接口，不必经过放大处理，电路构成极为简单。运用NTC时除了选择合适的R值和B值之外，还应当考虑到测量速度和精度。

选择合适的τ a ：τ a 值直接反映NTC测量温度的响应速度，但不是越小越好，确定τa值需要比较与权衡。因为τa值与它的封装尺寸有关，NTC的封装尺寸小，则τa值小，机械强度低；封装尺寸大，则τa 值大，机械强度高。

确定电流范围：可根据厂家提供的非自热最大功率或利用耗散系数来确定工作电流的范围。

然而，需要引起注意的是不少厂家提供的δ值是NTC二次封装之前参数，但采用这个δ参数确定的电流虽然不会产生自热，但是过于保守，影响选择参数的宽松度，因为二次封装之后的非自热最大功率已经提高。利用耗散系数确定电流范围的方法是先确定NTC精度，再确定允许的自热功耗。例如，NTC的精度为0.1℃，则自热温度不超过0.1℃就能够满足精度要求，也就是说，小于0.1δ的功率为不产生自热的功率。

其它需要注意的因素：①NTC二次封装之后，τa的参数值较封装之前增大了。②同一型号、规格的NTC 在不同介质中，其δ、τa等参数值相差很大，需注意参数的介质。③在流动的空气中，NTC略为产生一点自热对精度的影响不大。④NTC感温头不能触碰非探测物体，例如，在家用空调器里，翅片前面测量室温的感温头不能触碰到翅片。

3 自热及耗散系数的特性

测量耗散系数δ时，“国标”要求在静止的空气中进行。通常是在规定容器的玻璃框罩内进行测量。当我们做实验时可以观察到一些现象，在一个空气相对稳定（感觉不到流动的空气）的室内，玻璃框内的温度与室温一致。先测量零功率电阻值，当摘掉玻璃框罩后，电阻值未发生变化；然后测量耗散系数，当自热达到热平衡时，即通过NTC的电流和它的端电压呈稳定状态，当摘掉玻璃框罩后，电流或端电压出现波动，失去稳定状态。说明室内微弱的同温度气流影响了耗散系数，而未影响零功率电阻值。显然，NTC产生自热之后出现对流动空气的敏感反映，这是一个可以利用的特性。

4液位测量原理

气体和液体是明显不同的介质，运用NTC在对它们进行测量时，如果可以分辨出这两种介质，就解决了液位测量的问题。NTC在非自热状态也就是零功率状态下测量温度时，是无法根据测量结果判断被测对象的是什么介质。当NTC处于自热状态时，在介质温度相同的情况下，NTC在不同的介质中耗散系数（δ）是不同的，当NTC被置于不同的介质中时，相同电气条件下会出现不同的电性能反映，这是测量液位的基本依据。

以相同温度的水和空气为例，在同一电气条件下，例如给NTC提供一个恒定电流（见图2），使其在空气中产生自热，热平衡之后NTC两端电压相对稳定，接着，将它放入水中，两端电压上升。因为NTC从空气中进入水中后，温度下降，导致阻值上升，端电压升高。水的热容量是空气的2.5倍， NTC在水中的自热温

度要达到与空气一样的自热温度需要2.5倍的功率。

在实际的液位测量中，水和空气的温度往往不一致，当空气温度偏低，而水温偏高时，根据电压值的大小则无法判断NTC是在水中还是在空气中。然而，对于一个温度点而言，NTC在水中和空气中分别有个两电压值，换言之，当我们知道一个温度点，同时又预先知道这个温度点上水和空气分别的电压值，就可以根据所测量到的电压值判断NTC是在水中还是在空气中。也就是说，测量液位的过程中还必须同时测量温度，而一般情况下，NTC在自热状态下不能测量温度，这就需要增加一个测量温度的NTC。利用两只NTC，一只处于非自热状态，另一只处于自热状态，经过电子电路的处理就可以对水位进行测量了。同理，其它气体和液体介质的液位测量的问题都可以得到解决。

需要指出，设计液位测量电路需要完成一些基础性的工作，原因是不同电路的NTC所处于的自热状态不一定一样，需要通过试验或计算获取测量温度范围内每个温度点上两种介质的电气参数，为两个对应系列。通常，先明定测量方案，再确定电路，然后根据电路要求测量或计算出每个温度条件下两种介质的数据。有时模拟电路需要绘制出NTC在两种介质的温度电压曲线（同一温度参照系中的曲线），而数字及单片机电路需要对两种介质的电气参数列表。

5风速测量原理

根据上述对耗散系数δ测量的描述，NTC处于自热状态中对空气流动表现的敏感性，表明它具有测量风速的潜力。在同一温度和电气条件下，例如在稳定的室温环境下，给NTC提供一个产生自热的恒定电流（见图二）。首先将NTC置于静止空气中，此时端电压最小，然后将风速由小到大逐渐增加，相应地，端电压逐渐升高。因为流动的空气使NTC的自热温度下降，阻值增加，空气流速越大，温度下降越明显，阻值增加更显著，反过来，当我们知道NTC自热下降的程度（端电压值的大小）就可以知道风速的大小，这就是NTC测量风速的基本原理。

实际测量时空气的温度是不同的，因为空气温度的下降也会导致自热温度的下降，所以测量风速的时候同时要测量空气温度。一旦知道空气温度，同时又知道在这一温度条件下随风速增加而自热温度下降的参数（端电压值的大小），经过对这两个数据的处理就就可以完成对风速的测量。

与液位测量一样，风速测量也要完成一些基础工作。不过，风速测量的基础或计算工作量比液位测量要多许多倍，液位测量只需获取两种介质不同温度下的参数，也就是两组数据，而风速测量必需获取测量（风速、温度）范围内的每个温度点上不同风速的数据，为一个族系列。

6其他的应用

关于NTC在水位测量上的一个应用实例见《家电科技》杂志2008年第21期中有详细介绍，（在此不再赘述）。其它象热水壶、咖啡壶、加湿器等家电的缺水报警都可以考虑采用NTC的液位测量技术。

NTC还可以广泛应在测量风速及风量的场所，特点是不仅价格低廉，而且电路结构极为简单。例如：①家用空调器的过滤网除尘提示。安装在出风口的NTC检测风速，当检测到的风速与风量挡位的风速相比降低到了规定的幅度，提示用户清洁过滤网；②同样的思路也可以实现吸尘器的除尘提示；③燃气热水器的排风监测。当NTC检测到排风停止（或被堵）的故障时，切断气源及报警；④ 冷气计量，对集中冷气供应系统进行单独计量，出风口安装的NTC计量风速（再考虑风口面积、平均风速等因素），能够实现集中供冷分别计费。

第六节功率型NTC应用电路

抑制浪涌：NTC电阻串联在交流电路中主要是起“电流保险”作用。在有电容器，加热器和马达的电子电路中，在电流接通的瞬间，必将产生一个很大的电流，这种浪涌电流作用的时间虽短，但其峰值却很大。在转换电源，开关电源，UPS电源中，这种浪涌电流甚至超过工作电流的100倍以上。因此，必须有效的抑制这种浪涌电流。当电流直接加在功率型NTC热敏电阻器上时，其电阻值就会随着电阻体发热而迅速下降。由于功率型NTC热敏电阻器有一个规定的零功率电阻值，当其串联在电源回路中时，就可以有效地抑制开机浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用以后，由于通过其电流的持续作用，功率型NTC热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响。所以，在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻器，是抑制开机时的浪涌电流，以保护电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。

抑制浪涌电流用NTC热敏电阻器应用前后对比

负荷--温度特性曲线

应用实例：

第七节PTC（未收集）

PTC：正温电阻，串在输入回路中，又称为：自恢复保险丝。过流时发热，电阻增大，与输入等效断开，冷确后电阻降低，可继续工作，不需要更换，常与压敏电阻、TVS同时使用。

压敏电阻：类似稳压DIODE的雪崩效应，超过嵌位电压后电流迅速增大，但不会短路，这点与放电管不同。PTC用途很多，如彩电的消磁电路，电冰箱压缩机的启动电路等。

串在回路中PTC，NTC都可能用到，但PTC是相当于保险丝作用的，NTC是限制开机电流用的。

PTC热敏电阻

PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写,意思是正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件.通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻,简称PTC热敏电阻.PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻,超过一定的温度(居里温度)时,它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高.