热敏电阻1833

不同于电阻温度计使用纯金属，在热敏电阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。两者也有不同的温度响应性质，电阻温度计适用于较大的温度范围；而热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度，通常是-90℃〜130℃。

基本特性

热敏电阻最基本的特性是其阻值随温度的变化有极为显著的变化，以及伏安曲线呈非线性。若电子和空穴的浓度分别为 n、 p，迁移率分别为 μ ₙ、 μ ₚ，则半导体的电导为： σ =q(nμ ₙ+pμ ₚ)

因为 n、 p、 μ ₙ、 μ ₚ 都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线。这就是半导体热敏电阻的工作原理。

• 假设，电阻和温度之间的关系是线性的，则： Δ R=kΔ T
• Δ Δ R
• = 电阻变化 Δ T
• = 温度变化 k
• = 一阶的电阻温度系数

热敏电阻可以依 k 值大致分为两类： k 为正值，电阻随温度上升而增加，称为正温度系数（PTC，Positive Temperature Coefficient）热敏电阻。 k 为负值，电阻随温度上升而减少，称为负温度系数（NTC，Negative Temperature Coefficient）热敏电阻。

此外还有一种临界温度热敏电阻（CTR，Critical Temperature Resistance），在一定温度范围内，其电阻会有大幅的变化。

非热敏电阻的一般电阻，其 k 一般都相当接近零，因此在一定的温度范围内其电阻值可以接近一定值。

有时热敏电阻不用温度系数k来描述，而是用电阻温度系数 α _(T) 来描述，其定义为 α _(T)=1/(R(T))dR/dT.

此处的 α _(T) 系数和以下的 a 参数是不同的。

斯坦哈特-哈特公式

在实务上，上述的线性近似只在很小温度范围下适用，若要考虑精密的温度量测，需要更详细的描述温度-电阻曲线。斯坦哈特-哈特公式是广为使用的三阶近似式： （公式略）

其中a、b和c称为斯坦哈特-哈特参数，每个热敏电阻有不同的参数，T是以开尔文表示的温度，R是电阻，单位是欧姆，若要电阻以温度的函数表示，可以整理为下式： （公式略）

其中 （公式略）

在二百度的范围内，斯坦哈特-哈特公式的误差多半小于0.02 °C。例如，室温下（25 °C = 298.15 K）电阻值为3000 Ω的热敏电阻，其参数为 （公式略）

NTC热敏电阻的参数

NTC热敏电阻的电阻值随温度的上升而下降，也可以用B（或β）参数来描述其特性，其实就是参数为 a=(1/T₀)-(1/B)ln(R₀), b=1/B 及 c=0 的斯坦哈特-哈特公式。 （公式略）

• 其中
• T：温度，单位为K
• R0：为温度T0 (25 °C = 298.15 K)时的电阻
• 求解R可得 （公式略）
• 或者 R=r_(∞)e^(B/T)

其中 r_(∞)=R₀e^(-B/T₀).

因此可以求解温度为 （公式略）

B参数的方程也可以表示为 ln R=B/T+ln r_(∞)，可以得热敏电阻温度及电阻的方程式转换为 ln R 和 1/T 的线性方程式。由其平均斜率可以得到B参数的估计值。

历史

第一个NTC热敏电阻是法拉第在1833年研究硫化银的半导体特性时发现的。法拉第注意到硫化银的阻值随着温度上升而大幅下降（这也是第一次对于半导体材料特性的记录）

早期因为热敏电阻不易生产，且应用的技术受限，商业化的使用一直到1930年代才开始。第一个在商业应用上可行的热敏电阻是由Samuel Ruben在1930年发明。

应用领域

• 温度侦测
• 电路开关
• 涌流抑制
• 马达延时启动
• 过热保护