PTC热敏电阻
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
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.当温度低时,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,电机热敏电阻,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.
实验表明,在工作温度范围内,PTC热敏电阻的电阻-温度特性可近似用实验公式表示:
RT=RT0expBp(T-T0)
式中RT、RT0表示温度为T、T0时电阻值,贴片热敏电阻,Bp为该种材料的材料常数.
PTC效应起源于陶瓷的粒界和粒界间析出相的性质,并随杂质种类、浓度、烧结条件等而产生显著变化.近,负温度系数热敏电阻,进入实用化的热敏电阻中有利用硅片的硅温度敏感元件,这是体型且精度高的PTC热敏电阻,由n型硅构成,因其中的杂质产生的电子散射随温度上升而增加,从而电阻增加
普通电阻器的阻值受温度变化影响很小,但是热敏电阻器完全不同,热敏电阻,它的阻值随温度的变化而变化,是一种用温度控制电阻阻值大小的元件。
热敏电阻器外形、种类、符号
热敏电阻器有很多种形状,如球形、杆状、管形、圆圈形等。
热敏电阻器种类:正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)。PTC热敏电阻器的阻值随着温度升高而增大,NTC热敏电阻器的阻值随着温度升高而减小。目前应用广泛的是NTC热敏电阻器。
热敏电阻器的图形符号:在一个普通电阻器符号基础上加一个箭头和字母,与普通电阻器区分。
电路中,R2为PTC热敏电阻器,用来检测开水温度;A1采用二输入四与非门CMOS集成电路C066,它的内电路中设有4个与非门,为数字CMOS集成电路;B为蜂鸣器,在得到驱动信号后发出蜂鸣声;S1为电源开关。集成电路A1的14脚为电源引脚,7为接地引脚,R3、C1和A1内部的两个与非门构成一个1000Hz左右的音频振荡器,其6脚为集成电路输出引脚;13脚为控制引脚,当13脚为低电平时集成电路A1内部振荡器不工作,6脚无信号输出;当13脚为高电平时,集成电路内电路振荡器工作,6脚输出信号驱动蜂鸣器B发出声音。
NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在100~1500000欧姆,温度系数-2%~-5%。外观形状一般有引线型、片状型等
热敏电阻用于温度监测
锂离子电池的接口一般有三根线,分别为:正,负,NTC。在锂电池内部搭载的NTC热敏电阻就是用来监控电池正常使用过程中以及充电时的温度。电池温度上升时,NTC热敏电阻温度也会随之上升,从而电阻值会下降,当超过上限充电温度时,充电控制IC将会停止充电。如果设备要进行销售到国外的安规认证,有些文件中明确指出,锂电子组必须带有NTC温度监测才行。
热敏电阻具有阻值和温度之间呈相关性的特点,广泛用于各种电子设备中。在使用热敏电阻时,需要考虑是选择PTC还是选择NTC。由于温度和阻值之前呈现非线性的特点,如果用在测温时,往往需要考虑到它自身的B值,以及线性拟合的方法。
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