什么是熱敏電阻
熱敏電阻被定義為一個(gè)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(huì)隨溫度輕微波動(dòng)，但熱敏電阻對(duì)溫度變化特別敏感。
熱敏電阻在電路中充當(dāng)無(wú)源組件。它們是一種準(zhǔn)確，廉價(jià)且堅(jiān)固的溫度測(cè)量方法。盡管它們?cè)跇O高的溫度或極冷的溫度下無(wú)法正常工作，但它們卻是許多不同應(yīng)用的首選傳感器。當(dāng)需要精確的溫度讀數(shù)時(shí)，它們是理想的選擇。
熱敏電阻的用途
熱敏電阻具有多種應(yīng)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(jì)的一種測(cè)量溫度的方法。熱敏電阻最常見(jiàn)的用途包括：
• 電子體溫計(jì)
• 汽車應(yīng)用（用于測(cè)量汽車和卡車中的機(jī)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(hù)（即電涌保護(hù)）
• 可充電電池（確保維持正確的電池溫度）
• 測(cè)量電氣材料的熱導(dǎo)率
• 溫度補(bǔ)償（即保持電阻以補(bǔ)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(lái)測(cè)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(guān)系，那么通過(guò)測(cè)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(guān)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(gè)具有以上溫度曲線圖的熱敏電阻，我們可以簡(jiǎn)單地將歐姆表測(cè)得的電阻與曲線圖上所示的溫度對(duì)齊。通過(guò)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(fù)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(dāng)溫度升高時(shí)，電阻減小。并且當(dāng)溫度降低時(shí)，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(jiàn)的彌散者。
NTC熱敏電阻的電阻和溫度之間的關(guān)系由以下表達(dá)式控制：
• R T是溫度T（K）時(shí)的電阻
• R 0是溫度T 0（K）時(shí)的電阻
• T 0是參考溫度（通常為25 o C）
• β是一個(gè)常數(shù)，其值取決于材料的特性。標(biāo)稱值取為4000。
如果β值高，則電阻與溫度的關(guān)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(dá)式（1），我們可以得到電阻溫度系數(shù)。這不過(guò)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(fù)號(hào)。該負(fù)號(hào)表示NTC熱敏電阻的負(fù)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(cè)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?fù)诫s熱敏電阻的替代形式。表達(dá)式（1）使得即使在很小的溫度范圍內(nèi)也無(wú)法對(duì)曲線進(jìn)行線性近似，因此，熱敏電阻絕對(duì)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(guān)系。當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻增加。并且當(dāng)溫度降低時(shí)，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(jiàn)，但它們經(jīng)常用作電路保護(hù)的一種形式。類似于保險(xiǎn)絲的功能，PTC熱敏電阻可以用作限流 設(shè)備。
當(dāng)電流通過(guò)設(shè)備時(shí)，會(huì)引起少量的電阻發(fā)熱。如果電流大到足以產(chǎn)生比設(shè)備損失的更多熱量，則設(shè)備會(huì)發(fā)熱。在PTC熱敏電阻中，這種加熱也會(huì)導(dǎo)致其電阻增加。這會(huì)產(chǎn)生自增強(qiáng)效應(yīng)，該效應(yīng)會(huì)向上推動(dòng)電阻，從而限制電流。這樣，它就可以作為電流限制裝置來(lái)保護(hù)電路。
熱敏電阻特性
控制熱敏電阻特性的關(guān)系如下：
這里：
• R 1 =絕對(duì)溫度T 1 [ o K]時(shí)熱敏電阻的電阻
• R 2 =溫度T 2 [ o K]時(shí)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(guān)系是高度非線性的。標(biāo)準(zhǔn)的NTC熱敏電阻通常表現(xiàn)出約0.05 / o C 的負(fù)熱電阻溫度系數(shù)。
熱敏電阻構(gòu)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(dǎo)體粉末與粘合劑混合以形成漿料。在導(dǎo)線上會(huì)形成一小滴這種漿料。為了干燥，我們必須將其放入燒結(jié)爐中。在此過(guò)程中，該漿液將收縮到導(dǎo)線上以形成電連接。通過(guò)在其上涂上玻璃涂層來(lái)密封該加工過(guò)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(chǎng)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(guò)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(pán)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(biāo)稱值為1K，2K，10K，20K，100K等。該值表示溫度為25 o C時(shí)的電阻值。
熱敏電阻有多種型號(hào)可供選擇：珠型，棒型，盤(pán)形等。熱敏電阻的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小且成本相對(duì)較低。
這種尺寸優(yōu)勢(shì)意味著，在外殼中工作的熱敏電阻的時(shí)間常數(shù)較小，盡管尺寸減小還會(huì)降低其散熱能力，從而使自熱效應(yīng)更大。這種影響會(huì)永久損壞熱敏電阻。
為避免這種情況，與電阻溫度計(jì)相比，熱敏電阻必須在較低的電流水平下工作，從而導(dǎo)致較低的測(cè)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(yīng)范圍更窄（55至+150 o C –盡管因品牌而異）
• 感應(yīng)參數(shù)=電阻
• 非線性的 感測(cè)參數(shù)（電阻）與溫度之間的關(guān)系
• NTC熱敏電阻的電阻隨溫度升高呈指數(shù)級(jí)下降
• 適用于感測(cè)溫度的微小變化（很難準(zhǔn)確地使用熱敏電阻，并且在超過(guò)50 o C的范圍內(nèi)都具有高分辨率）。
• 感應(yīng)電路簡(jiǎn)單，不需要放大，非常簡(jiǎn)單
• 如果不校準(zhǔn)，通常很難獲得高于1 o C的精度
熱電偶：
• 溫度感應(yīng)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(zhǔn)確
• 傳感參數(shù)=不同溫度下結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的電壓
• 熱電偶電壓相對(duì)較低
• 線性的 感測(cè)參數(shù)（電壓）與溫度之間的關(guān)系
熱敏電阻與RTD
電阻溫度檢測(cè)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(shì)。
與RTD相比，熱敏電阻更精確，更便宜且響應(yīng)時(shí)間更快。熱敏電阻與RTD相比，唯一真正的缺點(diǎn)是涉及溫度范圍。RTD可以比熱敏電阻在更寬的范圍內(nèi)測(cè)量溫度。
除此之外，沒(méi)有理由在RTD上使用熱敏電阻。
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