热敏电阻特性测量及应用 热敏电阻的工作原理

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热敏电阻简介

　　热敏电阻是一种特殊材料制成的电阻， 其电阻值会随温度的变化而变化。根据阻值变化系数的不同， 热敏电阻分为两类， 一类叫做正温度系数热敏电阻（PTC）， 其电阻值随温度的升高而升高；另一类叫做负温度系数热敏电阻（NTC）， 其电阻值随温度的升高而降低。

　　负温度系数热敏电阻（NTC）

　　正温度系数热敏电阻（PTC）

热敏电阻工作原理

　　PTC一般是以钛酸钡为主要材料的， 在钛酸钡中添加少量稀土元素， 通过高温烧结而成。钛酸钡是一种多晶体材料， 其内部晶体与晶体之间存在晶体粒子界面， 当温度较低时， 由于内电场的作用， 导电电子是很容易越过粒子界面的， 这个时候， 其电阻值会比较小。当温度升高时， 内电场会受到破坏， 导电电子很难越过粒子界面， 此时的电阻值就会上升。

　　NTC一般是以氧化钴、氧化镍等金属氧化物材料制成的。这类金属氧化物内部的电子和空穴较少， 其电阻值就会较高， 当温度升高时， 其内部电子和空穴的数量会随之增加， 电阻值就会降低。

热敏电阻的优缺点

　　灵敏度高， 热敏电阻的温度系数要比金属大10-100倍以上， 能够检测出10-6℃的温度变化；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℃；体积小， 能够测量其他温度计无法测量空间的温度。

　　热敏电阻的缺点主要是阻值与温度的关系非线性严重；而且元件的一致性差， 互换性差；一旦出现损坏是难以找到可互换的产品。不仅如此， 热敏电阻的元件易老化， 稳定性也是比较差的；而且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。

热敏电阻的应用

　　热敏电阻最主要的应用是作为温度检测元件的， 温度检测通常采用的是负温度系数的热敏电阻， 也就是NTC。像是常用的家用电器， 比如电饭锅、电磁炉等， 都会用到热敏电阻。

　　超温报警器电路

　　上图是一个由热敏电阻作为温度检测元件构成的超温报警器电路。

　　其工作原理为：当环境或者被检测的温度较低时， 热敏电阻RT的阻值较高， 此时逻辑门IC-1的输入端为高电平， 经过IC-1反相后为低电平， 此时三极管VT1的基极为低电平， VT1截止， 继电器不动作；经IC-2反相后输出为高电平， LED不发光；IC-3输入端为低电平， 由IC-3及IC-4组成的振荡电路不工作， 扬声器无声音输出。

　　当温度上升时， RT的阻值减小， 当温度上升到一定值时， IC-1的输入端变为低电平， 经反相后输出高电平， 此时三极管VT1的基极为高电平， 三极管导通， 继电器线圈得电动作， 控制后面的负载工作；经IC2反相后输出低电平， LED发光；IC-3输入端为高电平， 振荡器工作， 扬声器发出声音报警。

　　热敏电阻除了作为温度检测元件以外， 还有以下几种应用。

　　NTC在开关电源中的应用

　　开关电源是AC-DC-AC-DC的工作过程， 交流电经过整流后， 会通过电容滤波， 在通电的瞬间， 由于要向电容充电， 瞬间的电流会比正常工作时大很多， 这就会对前面的整流部分， 保险管已经电网造成一定的冲击。通常会在开关电源的输入端串联NTC， 由于NTC在常温下阻值高， 在通电的瞬间会起到一定的限流作用， 电流流过会使NTC发热， 随着温度的升高， 其电阻值会减小， 此时就会相当于一根导线， 保证电源的正常运行。

　　PTC消磁电阻

　　老式的显像管（CRT）电视是通过电磁场改变电子束的运动方向来显示图像的。受环境磁场或地磁的影响， 会使电子束发生偏离， 从而影响显示的图像以及S彩。在电视开机的时候， 需要对显像管进行消磁处理。消磁线圈是包围在显像管周围的， 通入工频交流电就可以达到消磁目的， 而消磁的过程只需在上电的瞬间。

　　在消磁电路中接入PTC， 就可以达到消磁后自动断电的目的。常温下由于PTC阻值较小， 此时交流电会通过消磁电阻向消磁线圈供电， 有电流流过会使消磁电阻温度升高， 随着温度的升高， 其电阻值会上升， 就会使整个消磁电路的电流减小， 使消磁线圈停止工作。

　　PTC加热板

　　传统的电加热一般采用的是钨丝作为发热材料， 而其寿命较短， 抗震能力弱。很多的家用电器， 如暖风机、空调的电辅助加热都采用了PTC作为加热材料。PTC的使用寿命比钨丝要长很多， 而且随着加热温度的上升， PTC的电阻值也会随之上升， 其工作电流就会慢慢减小， 当温度下降后， 电阻值下降， 电流上升， 能够起到一定的自动恒温目的。

　　以上就是“热敏电阻特性测量及应用 热敏电阻的工作原理”的论述。

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