深度解析热敏电阻:原理、类型、利弊与应用全知晓
出处:网络整理 发布于:2025-07-18 15:46:21
PTC 热敏电阻是利用半导体材料电阻率随温度变化的特性制成的温度仪表。它是以钛酸钡为主要成分的高技术半导体功能陶瓷材料。当温度处于居里温度(NAT)附近时,其阻值会发生阶跃变化。典型的 PTC 热敏电阻的电阻 - 温度特性曲线如下:
其中,NAT 表示 PTC 热敏电阻的响应温度,由其本身的物理特性决定。在温度达到居里温度之前,热敏电阻的电阻值受温度的影响较小。当达到居里温度时,其阻值会发生阶跃性增长,超过热敏电阻配套的继电器的温度阈值,继电器的触点发生跳变,进而转换成接点信号送到控制系统或电气控制回路。温度阈值是指保护继电器在接收到 PTC 热敏电阻的信号后跳变的阻值,它并非一个定值,而是一个区间。
热敏电阻按其温度特性可分为负温度系数热敏电阻(Negative Temperature Coefficient,NTC)、正温度系数热敏电阻(Positive Temperature Coefficient,PTC)和临界型热敏电阻(Critical Temperature Resistor,CTR)三类。
NTC 型热敏电阻:其温度系数为负,电阻值随温度升高而减小,从超低温到超高温都有相应的产品可供选择。在一些需要测量低温环境的场合,NTC 型热敏电阻就发挥着重要作用,比如在冷链物流的温度监测中。
CTR 型热敏电阻:温度系数同样为负,特点是在某个温度范围内阻值急剧下降,测温范围为 0 - 150℃。常用于一些对温度变化较为敏感的特定电路中。
PTC 型热敏电阻:温度系数为正,电阻值随温度升高而增加,测温范围为 - 50~150℃,广泛应用于电气产品中,可起到过流保护、电机自启、恒温加热等作用。例如在电暖器中,PTC 热敏电阻可以实现恒温加热功能,保障使用安全。
热敏电阻的主要参数包括标称阻值、实际阻值、材料常数、电阻温度系数、时间常数、额定功率、额定工作电流、测量功率、电压、工作温度、开关温度和耗散系数等。这些参数对于准确选择和使用热敏电阻至关重要。例如,材料常数是描述热敏电阻材料物理特性的参数,也是热灵敏度指标,值越大,热敏电阻器的灵敏度越高,但在实际工作时,此值并非恒定,而是随温度升高略有增加。
热敏电阻适用于对测量反应速度要求较高的场合。它具有诸多优点,PTC 热敏电阻对特定温度的敏感性和响应速度远优于铂热电阻;抗干扰能力强,线路中附加电阻的干扰可忽略不计;从原理上看,PTC 热敏电阻具有故障安全特性,当传感器或线路断路时,能立刻使继电器失电,使系统处于安全状态。然而,热敏电阻也存在一定局限性,其阻值与温度的关系为非线性;元件的一致性和互换性较差;除特殊高温热敏电阻外,绝大多数热敏电阻仅适合 0~150℃范围的温度测量;PTC 热敏电阻通用性差,需配套特定的继电器才能接入 DCS 控制系统或电气回路中。
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