大家是否不了解热敏是什么意思 、热敏材料有哪些、什么是热敏反应?
如果你正在寻找一个成本较低、效益高又高精度的温度传感器,那么热敏电阻可能是你的首选。热敏电阻是一种敏感元件,其电阻随温度变化很大。它能直接把热(温度)转化为电。在工作温度范围内,电阻值随温度的增加而增加的热阻称为正温系数热阻,而称为负温系数热敏电阻。它是一种随温度变化的电阻。
1、小尺寸
2、灵敏度非常高(选择范围)
3、极性不敏感
4、没有冷端补偿
5、多种传感器选择
6、便宜
7、反应快
热敏电阻的缺点:
1、高阻力,噪音问题
2、电阻与温度特性是非线性的。
3、由于漂移和去校准(特别是在高温下)不稳定
4、热敏电阻不适合在很宽的工作范围内使用
什么是热敏电阻?
从单词Thermally控制电阻,热敏电阻是一种温度控制的电阻器。这种固态温控装置所提供的电阻取决于环境温度。所有电阻都有温度依赖性,这是由它们的温度系数决定的。对于大多数电阻器(固定电阻和可变电阻),这个温度系数保持得很低,这样温度的变化对电阻的影响不大。另一方面,热敏电阻的温度系数相当高,因此其电阻随温度的变化而变化。
由于在热敏电阻中,物理变化(其温度变化)倾向于改变其电特性(如电阻),因此它也可称为换能器。
热敏电阻主要由敏感的半导体基金属氧化物制成,金属化或烧结的连接引线在陶瓷盘或珠上。
因此,我们可以将热敏电阻定义为:
一种两个终端固态热敏感传感器,其电阻值随环境温度的变化而发生显著变化。
一些实用的热敏电阻如图所示:
热敏电阻有哪些类型?
如已经讨论的,电阻器的温度依赖性由其温度系数限定。据此,基于温度系数的类型将热敏电阻分为两类。
温度系数有两种类型,即负温度系数和正温度系数。用于每种类型的热敏电阻的陶瓷半导体材料不同,因为温度系数取决于所使用的材料。
我们来简单讨论一下!
NTC热敏电阻:
• NTC热敏电阻定义- NDC 或负温度系数热敏电阻是一种电阻随温度升高而降低的器件。这些类型的电阻器通常随着温度的升高而表现出大的,精确的和可预测的电阻降低。
• 用于构造的材料 - 与其他电阻器(固定或可变)不同,它们由陶瓷和聚合物制成,由金属氧化物组成,干燥和烧结以获得所需的形状因子。在NTC热敏电阻的情况下,优选钴,镍,铁和铜的氧化物
• NTC热敏电阻符号 - NTC热敏电阻的符号如下:
特性曲线 - 典型的NTC热敏电阻在-55 ℃ 至200 ℃ 的温度范围内提供最精确的读数。但是,一些专门设计的NTC热敏电阻在绝对零温度(-273.15 ℃)下使用,有些可在上面使用150 ℃。下图显示了NTC热敏电阻的特性曲线:
从图中我们可以看出它们具有陡峭的电阻温度曲线,表示良好的温度敏感性。
然而,由于电阻和温度之间的非线性关系,一些近似值被用于设计实际系统。
在所有近似值中,最简单的是:
△R = k△T,其中k是热敏电阻的负温度系数。
• 散热:
与任何电阻一样,热敏电阻也会在大量电流流过时散热。这种热量在热敏电阻的核心中消散,因此它可以篡改设备的精度。
• 热容量:
在NTC热敏电阻中,使温度升高1 ℃所需要的热量被称为其热容量。它定义了NTC热敏电阻的响应速度,因此需要知道它必须在何处使用。
PTC热敏电阻:
• PTC热敏电阻定义 - PTC或正温度系数热敏电阻是指电阻随环境温度的升高而增加的电阻。
• PTC热敏电阻的类型 - PTC热敏电阻根据其结构,使用的材料及其制造工艺进行分组。硅氧化物是属于第一组的PTC热敏电阻(根据使用的材料和结构)。它们使用硅作为半导体并具有线性特性。开关型PTC热敏电阻属于第二类(根据制造工艺)。该热敏电阻具有非线性特性曲线。随着开关型PTC热敏电阻的加热,最初电阻开始下降,达到一定的临界温度,之后随着热量的增加,电阻急剧增加。
• PTC热敏电阻器符号 - 下图显示的电路图用于PTC热敏电阻符号。
• 特性曲线 - 下图显示了硅晶体管和开关型PTC热敏电阻的特性曲线。
我们看到,硅树脂PTC具有线性特性。这意味着该PTC热敏电阻对温度变化非常敏感。其电阻随温度的升高而线性增加。然而,开关型PTC是不同的。由于其多晶陶瓷体,具有非线性特征曲线。从图中可以看出,在一定温度下,我们将其称为阈值温度,电阻随着温度的升高而降低,就像NTC热敏电阻一样。随着温度升高超过阈值温度,电阻随着温度的升高而开始急剧增加。
• 热敏电阻的额定电阻 - PTC热敏电阻的电阻额定温度为25 ℃。这意味着如果你发现PTC热敏电阻的额定值为200Ω,则意味着这是电阻在25 ℃时的值。
现在我们已经根据温度系数的类型讨论了热敏电阻的类型,还有另一种基于热敏电阻的形状和尺寸的分类。
基于热敏电阻尺寸和形状的分类
热敏电阻,无论是NTC还是PTC热敏电阻,都有一个由金属氧化物制成的主体。热敏电阻的金属氧化物体可以压制成不同的形状和尺寸。
它们可以压成珠子,圆盘或圆柱形。
因此,被压入珠中的珠被称为珠热敏电阻,被压入盘中的被称为盘式热敏电阻,类似地,第三类是圆柱形热敏电阻。珠子热敏电阻是该批次中最小的。
下图显示了每种类型之一:
热敏电阻工作原理
热敏电阻的工作原理很简单:热敏电阻的温度变化会导致电阻发生变化。
它的温度如何变化?
由于外部因素或内部因素,热敏电阻的温度可能会发生变化。
最重要的内部因素是流过器件的电流。随着通过它的电流增加,它开始自我加热其元素。这导致热敏电阻的温度升高。
根据热敏电阻的类型(无论是NTC还是PTC),其电阻会随着温度的变化而变化。
外部可以通过改变环境温度来改变热敏电阻的温度。
电阻和温度关系可以通过以下等式近似:
其中,
R =热敏电阻在温度T(K)下的电阻
R。=给定温度下的电阻T0(K)
β =材料特定常数
就电阻温度系数而言,该等式可定义为:
R = R o [1 +α(T-T。)] .... (2)
我们将在接下来的应用部分讨论一些基本的热敏电阻电路。
热敏电阻的作用和用途
在本节中,我们将简要介绍每种热敏电阻的常见用途。每个热敏电阻NTC和PTC热敏电阻根据需要用于不同的应用。
NTC热敏电阻应用
• NTC温度传感器 - 热敏电阻最常见的用途是测量环境温度。对温度高度敏感的NTC热敏电阻被认为是这种应用的理想选择。它们价格便宜,主要用于温度范围-40 ℃至+300 ℃ 。
除温度范围外,在为此应用选择热敏电阻时考虑的其他标准包括:电阻范围,精度,周围介质,响应时间和尺寸要求。
使用热敏电阻进行温度测量的非常基本的电路如下所示。它只不过是惠斯通桥。最初,所有4个电阻(其中一个是热敏电阻)是平衡的,即不会有通过电流表的任何电流。温度的变化会明显改变热敏电阻的电阻,因此电流将流过电流表。
• 温度补偿 - 尽管所有半导体都具有温度系数,但NTC对温度具有高灵敏度。因此,NTC选择补偿对电路中温度变化的不希望的响应。补偿网络主要包括串联(或分流)的电阻器和分压器电路。螺旋式热敏电阻是此应用的首选,因为热敏电阻的温度和对温度变化有响应的组件应匹配。
下图显示了使用热敏电阻的补偿网络。
• 作为火灾报警器 - NTC热敏电阻可用于构建简单的火灾报警器。基本电路如下图所示。
在该电路中,热敏电阻电阻控制触发晶体管开关的电阻两端的电压。当热敏电阻检测到温度升高时,其电阻会降低,从而增加触发晶体管开关的电阻两端的电压。开关触发蜂鸣器,从而警告潜在的火灾危险。
这些是使用热敏电阻的一些基本电路。这些电路被开发成用于各种实际应用的高级电路。一些实际应用包括:
• 手机,冰箱吹风机等温度控制器
• 用于监测废气,气缸盖等温度的温度测量装置
• 监测温度以将室温保持在某个所需水平。
• 作为激光二极管和光电元件的温度稳定器。
PTC热敏电阻应用
PTC热敏电阻实际上可根据其应用大致分为两类。我们来讨论一下这些类别下的一些应用程序。
a) Power PTC热敏电阻:
• 功率PTC热敏电阻作为保险丝 - 对于需要过电流保护的电路,功率PTC热敏电阻充当保险丝。陶瓷PTC热敏电阻是传统保险丝的替代品,可以保护电机,变压器等负载。
下图显示了使用PTC热敏电阻作为与负载串联的保险丝的简单电路。
• 这些PTC热敏电阻用于电机启动电路,消磁电路等开关。
• 由于其耐受性和温度特性,PTC热敏电阻是小型加热器和恒温器的理想选择。
b)PTC热敏电阻传感器 - PTC热敏电阻传感器用于各种应用。作为液位传感器,它们是检测和控制油轮溢流的理想选择。
使用PTC热敏电阻制造的另一种传感器是温度传感器。在使用这些PTC时,仅考虑其R / T特性的陡峭区域。此外,考虑到压敏电阻效应被排除,电阻被认为是环境温度的函数。这些传感器在需要温度限制以保护的地方派上用场。
下图显示了PTC热敏电阻极限温度传感器保护功率半导体的基本电路图。
所以这些是热敏电阻的一些基本应用。
这些热敏电阻基本上不在高温下使用。对于需要将热敏电阻暴露在高温下的应用,可以使用不同类型的热敏电阻。想要详细了解具体可以查看我们热敏电阻类型那篇。
关于高温热敏电阻的注意事项
高温热敏电阻的构造与普通热敏电阻不同,因为它们必须处理高达200 ℃-250 ℃的高温。在此我们讨论omega 5500系列热敏电阻。这些玻璃封装的热敏电阻的最高连续温度额定值为-80 ℃至200 ℃,间歇性操作的最高额定值为250 ℃。这是一种珠状热敏电阻,具有可焊镀金的dumet引线。
下图显示了欧米茄5500系列热敏电阻。
这些热敏电阻属于NTC类型,它们的电阻等级(即在图25A电阻0℃下)为2252I、3000I、5000I和10000I。
与其他热敏电阻不同,这些高温热敏电阻在化学上非常稳定,并且不会受到老化的影响。
结论
在本文种,我们讨论了热敏电阻的工作原理和类型。基本上热敏电阻就是一个电阻器,它的电阻取决于温度,因此得名Resistor或Thermistor。广义的热敏电阻根据电阻随温度变化的方式分为两种类型,即NTC和PTC热敏电阻。两者都具有不同的R/T特性,因此适用于不同的应用场合。
热敏电阻的作用和主要特点是什么?
热敏电阻在温度测量方面通常作为温度传感器,大多数热敏电阻体是由金属氧化物t艮合物做成的。如氧化镍、氧化锰、氧化钴、氧化铁这些金属氧化物都是热敏电阻的原材料。热敏电阻的特性在于它一旦发热,电阻就会发生变化,有的热敏电阻发热电阻变小,有的热敏电阻发热电阻变大,各有各的用途。热敏电阻将长期处于不动作状态;当环境温度和电流处于c区时,热敏电阻的散热功率与发热功率接近,因而可能动作也可能不动作。热敏电阻在环境温度相同时,动作时间随着电流的增加而急剧缩短;热敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流。如今,热敏电阻在生活中应用很多,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。小编来详细为大家介绍热敏电阻的作用、主要特点、技术参数及运用。
热敏电阻的作用
热敏电阻包括正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻。随着温度慢慢升高时,热敏电阻的阻值会逐渐变大,温度慢慢降低时,阻值随之变小;故此,利用热敏电阻对温度的敏感特性,在电路中可以用来作为测量温度的传感器件。
一、PTC热敏电阻
1、PTC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。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。
2、钛酸钡晶体属于钙钛矿型结构,它是一种铁电材料,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。
3、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。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效应的物理模型有海望表面势垒模型、丹尼尔斯等人的钡缺位模型和叠加势垒模型,它们分别从不同方面对PTC效应作出了合理解释。
4、PTC热敏电阻于1950年出现,随后1954年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC热敏电阻。PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测量与控制, 也用于汽车某部位的温度检测与调节,还大量用于民用设备,如控制瞬间开水器的水温、空调器与冷库的温度, 利用本身加热作气体分析和风速机等方面。
5、PTC热敏电阻除用作加热元件外,同时还能起到“开关”的作用,兼有敏感元件、加热器和开关三种功能,称之为“热敏开关”。 电流通过元件后引起温度升高,即发热体的温度上升,当超过居里点温度后,电阻增加,从而限制电流增加, 于是电流的下降导致元件温度降低,电阻值的减小又使电路电流增加,元件温度升高,周而复始,因此具有使温度保持在特定范围的功能,又起到开关作用。 利用这种阻温特性做成加热源,作为加热元件应用的有暖风器、电烙铁、烘衣柜、空调等,还可对电器起到过热保护作用.
二、NTC热敏电阻
1、NTC是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。 该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷,可制成具有负温度系数(NTC)的热敏电阻。它的其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。
2、NTC热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段。1834年,科学家首次发现了硫化银有负温度系数的特性。1930年,科学家发现氧化亚铜-氧化铜也具有负温度系数的性能,并将之成功地运用在航空仪器的温度补偿电路中。随后,由于晶体管技术的不断发展,热敏电阻器的研究取得重大进展。1960年研制出了NTC热敏电阻器,广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。
3、它的测量范围一般为-10~+300℃,也可做到-200~+10℃。
4、热敏电阻器温度计的精度可以达到0.1℃,感温时间可少至10s以下。 它不仅适用于粮仓测温仪,同时也可应用于食品储存、医药卫生、科学种田、海洋、深井、高空、冰川等方面的温度测量。
热敏电阻的主要特点
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。
热敏电阻的技术参数
1、标称阻值Rc:一般指环境温度为25℃时热敏电阻器的实际电阻值。
2、实际阻值RT:在一定的温度条件下所测得的电阻值。
3、材料常数:它是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数,也是热灵敏度指标,B值越大,表示热敏电阻器的灵敏度越高。应注意的是,在实际工作时,B值并非一个常数,而是随温度的升高略有增加。
4、电阻温度系数αT:它表示温度变化1℃时的阻值变化率,单位为%/℃。
5、时间常数τ:热敏电阻器是有热惯性的,时间常数,就是一个描述热敏电阻器热惯性的参数。它的定义为,在无功耗的状态下,当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突然改变时,热敏电阻体的温度变化了两个特定温度之差的63.2%所需的时间。τ越小,表明热敏电阻器的热惯性越小。
6、额定功率PM:在规定的技术条件下,热敏电阻器长期连续负载所允许的耗散功率。在实际使用时不得超过额定功率。若热敏电阻器工作的环境温度超过 25℃,则必须相应降低其负载。
7、额定工作电流IM:热敏电阻器在工作状态下规定的名义电流值。
8、测量功率Pc:在规定的环境温度下,热敏电阻体受测试电流加热而引起的阻值变化不超过0.1%时所消耗的电功率。
9、最大电压:对于NTC热敏电阻器,是指在规定的环境温度下,不使热敏电阻器引起热失控所允许连续施加的最大直流电压;对于PTC热敏电阻器,是指在规定的环境温度和静止空气中,允许连续施加到热敏电阻器上并保证热敏电阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流电压。
10、最高工作温度Tmax:在规定的技术条件下,热敏电阻器长期连续工作所允许的最高温度。
11、开关温度tb:PTC热敏电阻器的电阻值开始发生跃增时的温度。
12、耗散系数H:温度增加1℃时,热敏电阻器所耗散的功率,单位为mW/℃。
热敏电阻的运用
1、测温:
热敏电阻传感器一般结构较简单,价格较低廉。没有外面保护层的热敏电阻只能应用在干燥的地方;密封的热敏电阻不怕湿气的侵蚀、可以使用在较恶劣的环境下。我们将要设计的电子时钟里的测温元件就要是用热敏电阻。用热敏电阻测温,测量电路一般采用桥式线路,我们设计这个电子时钟上带的测温主要是检测环境温度作个指示作用,不要求精度。所以我们采用简单的电阻分压电路的方式来测量,电路如下图:
2、温度补偿:
热敏电阻传感器可在一定的温度范围内对某些元器件湿度进行补偿,在一些特定的高要求电路中,某个元件会因通电时间延长够发热,从而电阻值增大,这样,可以在该元件回路中加入负温度系数的热敏电阻(NTC)来抵消增大的电阻值。从而抵消因温度变化所产生的误差。在晶体管电路、对数放大器中,也常用热敏电阻组成补偿电路。补偿由于温度引起的漂移误差。
3、过热保护:
对小电流场合,可把热敏电阻传感器直接串入负载中,防止过热损坏以保护器件,对大电流场合,可用于对继电器、晶体管电路等的保护。不论哪种情况,热敏电阻都与被保护器件紧密结合在一起,从而使两者之间充分进行热交换,一旦过热,热敏电阻则起保护作用。
4、热敏电阻还可以做恒温、液面检测等。在热水器,汽车油温,冷却水等电路中都长用到此元件。
上述是小编为大家介绍的热敏电阻的作用、主要特点、技术参数及运用。希望这些知识能够帮助到大家!当然,很多人都想要知道热敏电阻未来的前景如何,其实,未来的几年里,热敏电阻行业发展趋势十分可观,在当前发展机遇下,尽快并准确地找到自己的核心竞争力,或者说培养自己的核心竞争力,是每个企业、特别是本土中小企业非常重要的战略课题。每个企业均可结合自身特点和自身优势,有重点地打造自己的核心竞争力,今后还会有更多、更高的性能要求,要想让热敏电阻达到国际一流水平,赢得核心竞争力,必须把握 NTC 热敏电阻行业难得的发展机遇,大力提高我国本土企业NTC热敏电阻及其NTC温度传感器的整体水平,就一定能实现我国由热敏电阻制造大国向制造强国的跨越式转变。
热敏电阻与温度的关系 ?
热敏电阻应用实例 ?
热敏电阻变送器?进口热敏电阻?
压敏电阻和热敏电阻 ?
热敏电阻阻值表?
热敏电阻探头是什么 ?
空调电阻坏了的表现?