热敏电阻

热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随温度变化的特性制成的敏感元器件。

1．热敏电阻的组成与结构热敏电阻主要由热敏元器件、引线、壳体组成，其结构和表示符号如图6-9所示。根据不同的使用要求，热敏电阻可做成不同的形状结构，其典型结构如图6-10所示。

2．热敏电阻的类型半导体热敏电阻按电阻一温度特性，可分为3种类型，即正温度系数热敏电阻(PTC)、负温度系数热敏电阻(NTC)、临界温度LR4091系数热敏电阻(CTC)，如图6-11所示。由图可见PTC和CTC热敏电阻随温度变化的特性属剧变型，故不能用于宽范围的温度检测、控制，适合在某一较窄的温度范围内做温度开关或检测元器件。而NTC热敏电阻随温度变化的特性属缓变型，适合在较宽的温度范围内做温度测量元器件，也是目前使用的最主要的热敏电阻。

3．NTC型热敏电阻的特性Bl一lRr=Roe7%(6-24)式中，丁为被测温度(K)；Tο为参考温度(K)；B为热敏电阻的材料常数(K)，可由实验获得，通常B=2000～6000K;Rr为温度丁(K)时热敏电阻的电阻值(Ω)；Rο为温度Tο(K)时热敏电阻的电阻值(Ω)。

若定义击‘等等为热敏电阻的温度系数口（即温度变化1℃时电阻值的相对变化量）’则由式(6-24)得口：土．dRr：B(6-25)RrdTT2例如，当B：4000K，丁：293.16K(t=20C)时，可得a=-4.75%／℃，约为铂电阻的10倍以上。由于温度变化引起的阻值变化大，因此测量时引线电阻影响小，并且体积小，非常适合测量微弱的温度变化。由式(6-25)可知，口随温度降低而迅速增大。由于热敏电阻非线性严重，所以在实际使用时要对其进行线性化处理。

对热敏电阻进行线性化处理的简单方法是给热敏电阻并联一个温度系数很小的固定电阻，使等效电阻与温度的关系在一定的温度范围内是线性的。所需的固定电阻的阻值R可按下式计算：

Rr2(RTl+RT3)-2RT,r3R=-(6-26)RT,+RT3-2RT2式中，RT,为测量范围的最低温度正处的热敏电阻阻值；R为最高温度T3处的热敏电阻阻值；氏为中点处T=(互十T3)/2的热敏电阻阻值。

热敏电阻的伏安特性也是十分重要的，如图6-12所示。由图可见，开始时电流与电压成较好的比例关系，这时在电阻上消耗的功率小，不会发生自身发热的现象，热敏电阻这个冷态电阻完全白外界温度决定。随着电流的增加，电阻释放热量并自身发热，阻值下降，它两端的电压不再按比例随电流的增大而变化。在一个区间内，电流的增大和电阻的减小相互补偿。这时电压基本保持不变，直至电阻的下降幅值超过相应电流的增大幅值时，电压才开始减小。因此要根据热敏电阻的允许功耗来确定电流。

4．半导体热敏电阻的应用热敏电阻可用于温度测量、温度控制、温度补偿、稳压稳幅、自动增益调整、气体和液体分析、火灾报警、过热保护等方面。

PTC是以钛酸钡(BaTi03)为主要原料，掺入锶、钛、锆等元素烧结制成的。PTC热敏电阻器不仅用于测温、控温、保护电路中，还大量用于彩色电视机、电熨斗、电子驱蚊器等家用电器中。

图6-13是国产M272系列产品的外形及由它构成的彩电消磁电路。将PTC与消磁线圈串联后装在显像管防爆带附近，通电后消磁线圈上有衰减电流通过，产生相当强而又逐渐衰减的交变磁场，达到自动消磁的目的。

热敏电阻可以和普通电阻一样使用，只是热敏电阻的阻值是随温度的变化而变化的，可组成如图6-14所示的应用电路。

这是一个非对称式多谐振荡器电路。R4为热敏电阻，当温度变化时，其阻值将随之发生变化，此变化将会影响振荡电路的振荡频率。将振荡电路的输出信号输入到控制电路（如FPGA或单片机控制系统）中，便可以通过测量频率的变化而显示出对应的温度。需要注意的是，图6-14中的(UIA.UIB)必须是MOS反相器，否则可能会不起振。振荡电路的振荡周期为T=2.2C(R2+R3+R4)(6-27)通常补偿网络是由热敏电阻RT和与温度无关的线性电阻Ri和R2串、并联组成的，如图6-15所示。补偿温度范围为Ti～T2。对于晶体管低频放大器和功率放大器电路的温度补偿，可用公式来确定热敏电阻的型号。

由热敏电阻组成的温度控制器．电路如图6-16所示。温度传感器采用在25℃为lOkQ的负温度系数热敏电阻，电路由两个比较器组成。比较器Ai为温控电路，比较器A2为热敏电阻损坏或接线断开指示电路，调整RP可设定控制温度，调整Rs可调节电路翻转延时时间，以免继电器频繁通断。