2.6 負溫度系數熱敏電阻

2.6.1負溫度系數熱敏電阻性能

負溫度系數（NTC）熱敏電阻是一種氧化物的復合燒結體，其電阻值隨溫度的增加而減小。其外形結構有多種形式，如圖2-21所示，做成傳感器時還需要封裝和用長導線引出。

與金屬熱電阻相比，負溫度系數（NTC）熱敏電阻的特點如下。

（1）電阻溫度系數大，約為金屬熱電阻的10倍。

（2）結構簡單、體積小，可測點溫。

（3）電阻率高，熱慣性小，適用于動態測量。

（4）易于維護和進行遠距離控制。

（5）制造簡單，使用壽命長。

（6）互換性差，非線性嚴重。

2.6.2 負溫度系數熱敏電阻溫度方程

由半導體電子學可知，半導體材料的電阻率熱敏電阻值ρ具有隨溫度變化的性質，即：

實驗和理論表明，具有負溫度系數的半導體材料的電阻率ρ隨溫度升高而減小，這樣，就可以用式（2-19）所示的經驗公式來描述：

2.6.3 負溫度系數熱敏電阻主要特性

1．標稱阻值

廠家通常將熱敏電阻25℃時的零功率電阻值作為R0，稱為額定電阻值或標稱阻值，記作R25, 85℃時的電阻值R85作為RT。標稱阻值常在熱敏電阻上標出。熱敏電阻上標出的標稱阻值與用萬能表測出的讀數不一定相等。這是由于標稱阻值是用專用儀器在25℃時，并且在無功率發熱的情況下測得的；而用萬用表測量時有一定的電流通過熱敏電阻而產生熱量，且測量時不可能正好是25℃，所以不可避免地產生誤差。

2．B值

將熱敏電阻25℃時的零功率電阻值R0和85℃時的零功率電阻值RT，以及25℃和85℃的絕對溫度T0=298 K和TT=358 K代入負溫度系數熱敏電阻溫度方程，可得：

用式（2-20）計算獲得的B值稱為熱敏電阻常數，是表征負溫度系數熱敏電阻熱靈敏度的量，單位為K。B值越大，負溫度系數熱敏電阻的熱靈敏度越高。

3．電阻溫度系數σ

熱敏電阻在其自身溫度變化1℃時，電阻值的相對變化量稱為熱敏電阻的電阻溫度系數σ。

由式（2-21）可知以下兩點。

（1）熱敏電阻的溫度系數為負值。

（2）溫度減小，電阻溫度系數σ增大。在低溫時，負溫度系數熱敏電阻的溫度系數比金屬熱電阻絲高得多，故常用于低溫測量（-100～300℃）。通常給出的是25℃時的溫度系數，單位為℃-1。

4．額定功率

額定功率是指負溫度系數熱敏電阻在環境溫度為25℃，相對濕度為45%～80%，大氣壓為0.87～1.07 bar（87～107 kPa）的條件下，長期連續負荷所允許的耗散功率。

5．耗散系數δ

耗散系數δ是負溫度系數熱敏電阻流過電流消耗的熱功率（W）與自身溫升值（T-T0）之比，單位為W·℃-1。

當流過熱敏電阻的電流很小，不足以使之發熱時，電阻值只決定于環境溫度，用于環境溫度測量誤差很小。當流過熱敏電阻的電流達到一定值時，熱敏電阻自身溫度會明顯升高，測量環境溫度時，要注意消除由于熱敏電阻自身的溫升而帶來的測量誤差。

6．熱時間常數τ

負溫度系數熱敏電阻在零功率條件下放入環境溫度中，不可能立即變為與環境溫度同溫度。熱敏電阻本身的溫度在放入環境溫度之前的初始值和達到與環境溫度同溫度的最終值之間改變63.2%所需的時間叫做熱時間常數，用τ表示。