热敏电阻种类及应用

1.热敏电阻种类及性能

热敏电阻是利用半导体材料电阻率随温度变化而变化的性质制成的，按其温度特性分成三类，适用于不同的使用场合。

电阻值随温度升高而升高的，称为正温度系数（PTC）热敏电阻；电阻值随温度升高而降低的，称为负温度系数（NTC）热敏电阻；具有正或负温度系数特性，但在某一温度范围电阻值发生巨大变化的，称为突变型温度系数热敏电阻（CTR）。三类热敏电阻温度特性曲线如图2-26所示。

2.热敏电阻的主要技术指标

热敏电阻主要技术指标是选用热敏电阻的主要依据，其主要技术指标如下：

图2-26 热敏电阻器的温度特性曲线

1—NTC 2—PTC 3、4—CTR

1）标称电阻值（R25）：热敏电阻在25℃时的电阻值。多数厂商在热敏电阻出厂时会给出在25℃时电阻值。

2）温度系数：指温度变化导致电阻的相对变化。温度系数越大，热敏电阻对温度变化反应越灵敏。

3）时间常数：温度变化时，热敏电阻的阻值变化到最终值63.2％时所需的时间。

4）额定功率：允许热敏电阻正常工作的最大功率。

5）温度范围：允许热敏电阻正常工作，巨输出特性没有变化的温度范围。

3.PTC热敏电阻的经典应用

（1）晶体管温度补偿电路 晶体管的主要参数，如电流放大偌数、基极-发射极电压、集电极电流等，都与环境温度密切相关。因此，在晶体管电路中需要采取必要的温度补偿措施，才能获得较高的稳定性和较宽的使用环境温度范围。采用NTC热敏电阻的晶体管温度补偿电路，普遍存在高温（一般在50℃以上）补偿不足、输入阻抗随温度升高而下降，功耗较大等缺点。PTC热敏电阻晶体管温度补偿电路能克服上述缺点，扩大晶体管使用环境温度范围。

图2-27a、b、c为三种不同接法的晶体管基本补偿电路，适用于不同的晶体管及工作电流，以求保证在较宽的温度范围内的最佳补偿效果。此外，图2-27b和图2-27c除有稳定工作电流的作用外，还兼有过热、过电流保护的功能，即当电流或环境温度超过设定值时，RT阻值剧增，从而使晶体管截止。

图2-28所示为采用PTC热敏电阻的晶体管放大电路。图中RT为25℃时，阻值为180Ω的PTC热敏电阻，当环境温度变化时，其阻值随之变化使晶体管发射极电压皇反向变化，从而使集电极电流保持稳定。

（2）测温控温电路 本测温控温电路适用于家用空调、电热取暖器、恒温箱、温床育苗、人工孵化、农牧科研等电热设备。其使用温度范围是0~50℃，测控温精度为±（0.2~0.5）℃。

本测温控温电路由温度检测、显示、设定及控制等部分组成，如图2-29所示。图中D₁~D₄为LM324单电源四运放器的4个单独的运算放大器。RT₁~RT_n为PTC感温探头，其用量取决于被测对象的容积。RP₁用于对微安表调零，RP₂用于调节D₂的输出使微安表指满度；S为转换开关。(www.xing528.com)

图2-27 晶体管温度补偿电路

图2-28 采用PTC热敏电阻的晶体管放大电路

图2-29 测温控温电路

由RT检测到的温度信息，输入D₁的反馈回路。该信息既作为D₂的输入信号，经D₂放大后通过微安表显示被测温度，又作为比较器D₄的同相输入信号，与D₃输出的设定基准信号，构成D₄的差模输入电压。当被控对象的实际温度低于由RP₃预设的温度时，RT的阻值较小，此时D₄同相输入电压的绝对值小于反相输入电压的绝对值，于是D₄输出为高电位，从而使晶体管VT饱和导通，继电器K得电吸合常开触点K，负载R_L由市电供电，对被控对象进行加热。当被控对象的实际温度升到预设值时，D₄同相输入电压的绝对值大于反相输入电压的绝对值，D₄的输出为低电位，从而导致VT截止，K失电释放触点K至常开状态，市电停止向R_L供电，被控物进入恒温阶段。如此反复运行，达到预设的控温目的。

本测温控温电路选用PTC热敏电阻为感温元件，该元件在0℃时的电阻值为264Ω，制作成温度传感器探测头，按图2-30线性化处理后封装于护套内。

线性化后的PTC热敏电阻感温探头具有良好的线性，其平均灵敏度达16Ω/℃左右。如果采用数模转换网络、与非门电路及数码显示器，替代本电路的微安表显示器，很容易实现远距离多点集中的遥测。继电器的选型取决于负载功率。为便于调节，RP₁~RP₄选用线性带锁紧机构的微调电位器。

图2-30 线性化处理

安装与调试：调试工作主要是调整指示器的零点和满度指示。如图2-29所示，先将S接通R₀，调节RP₁使微安表指零，与此同时，调节RP₄使其阻值与RP₁相同，以保持D₁与D₄的对称性。然后将S接通R₁，调节RP₂使微安表指满度。最后，按RT的标准阻-温曲线，将RP₃调到与设定温度相应的阻值，即可投入使用。

（3）轴温过热保护电路 长期连续运转的机电设备都离不开轴承、轴瓦。因轴温过热引起的故障时有发生。采用轴温过热保护电路可以有效地防止恶性事故的发生。

图2-31是轴温过热保护电路。在正常情况下，调节RP₁使U_i＜U_c/3，于是IC输出为高电位，K不动作，常闭触点得到维持。随着轴温的升高，RT受热阻值增大，导致U_i≥2U_c/3，位置7的输出由高电位翻转为低电位。于是K得电拉开常闭触点，切断运转设备的电源，使轴承或轴瓦得到保护。

图2-31 轴温过热保护电路

PTC热敏电阻RT是轴温过热保护电路的关键元件，该元件的常温电阻值≤500Ω。PTC热敏电阻密封在里面，并保证与外壳有良好的热传导及电绝缘。

PTC热敏电阻探头紧固在易于发热超温的部位，使其头部与被控对象接触良好，建议在空隙处填充导热硅脂，以改善热传导条件。