記性不好多做筆記

目錄

• NTC
• • 什么是NTC
  • 電阻溫度特性
  • • B值
    • ɑ值
  • 散熱系數
  • 最大功率
  • 對應環境溫度變化的熱響應時間常數
  • NTC的阻值公差及相應的溫度公差
  • NTC的R-T表
  • NTC在電路中的應用
  • NTC 在使用中需要注意的事項
  • 貼片NTC的結構及比較
  • • 厚膜貼片型
    • 疊層貼片型
    • 實心陶瓷貼片型
• 常見術語
• 參考文獻

NTC

什么是NTC

NTC被稱為負溫度系數熱敏電阻，是由Mn-Co-Ni的氧化物充分混合后燒結而成的陶瓷材料制備而來，它在實現小型化的同時，還具有電阻值-溫度特性波動小、對各種溫度變化響應快的特點，可被用來做高靈敏度、高精度的溫度傳感器，在電子電路當中也經常被用作實時的溫度監控及溫度補償等。隨著本體的溫度升高，NTC的電阻阻值會呈非線性的下降，這個是NTC的特性。

電阻溫度特性

通常我們用以下幾個參數來定義該曲線：
R25：25℃時NTC本體的電阻值。

B值

B值：材料常數，是用來表示NTC在工作溫度范圍內阻值隨溫度變化幅度的參數，與材料的成分和燒結工藝有關。另外NTC的B值會受溫度變化的影響，因此通常我們會選取曲線上兩個溫度點來計算。

表示B值時要把選取的溫度點標明，如B25/85。

B值越大表明阻值隨溫度的升高降低得越快，B值越小則相反。如下圖：

除非特別指出，B值是由T1=25℃（298.15K）和T2=50℃（323.15K）的零功率電阻值計算而得到的。根據式1，若已知B值的情況下，可以得出目標溫度對應的阻值，如下式2

若是廠家只給出B值，是否就不需要提供阻值表了呢？

現在很多人產生了這個誤區，以為有了B值就可以推算出想要的溫度阻值。其實不難看出，熱敏電阻的特性是溫度與阻值呈非線性關系，也就是說這種關系沒法說得清，更沒法用公式全部給出。

如上圖所示，在0-100度時所對應的阻值曲線，既然難以給出這種關系，那么給出某一個區間還是可以的，故提出了B值的概念。B值是溫度25度~50度這個區間的關系公式，并在某一個誤差區間給出。

意思就是說在25~50度這個區間用公式是完全沒有問題的，超出這個范圍，那么B值是不同的，所以不在這個范圍用公式得出的阻值也是不對的。

阻值相同B值不同

阻值相同，而B值不同，這是大家的共識，若不同廠家的熱敏電阻，B值相同，用公式來推導那豈不是阻值全是一樣的？

阻值不同B值相同

以上為三款B值相同的熱敏電阻，然而阻值卻不同。由此可知，B值只是一個針對每款熱敏電阻的某區間參數，它只反應此熱敏電阻的部分特性，并不是一個嚴謹的參數。在實際應用中，需要提供檢測溫度范圍內的阻值表才是正確的做法，你覺得呢？

ɑ值

ɑ值：所謂電阻溫度系數(α)，是指在任意溫度下溫度變化1°C時的零負載電阻變化率。電阻溫度系數(α)與B值的關系，可用下式表示：

這里α前的負號(－)，表示當溫度上升時零負載電阻降低。

以上三個參數是我們在選擇NTC時應該初步了解的參數，下面我們對其他參數也做一些介紹。

散熱系數

散熱系數(δ)是指在熱平衡狀態下，熱敏電阻元件通過自身發熱使其溫度上升1°C時所需的功率。在熱平衡狀態下，熱敏電阻的溫度T1、環境溫度T2及消耗功率P之間關系如下式所示：

規格中的數值一般為25°C靜止空氣條件下測定的典型值。

最大功率

在額定環境溫度下，可連續負載運行的功率最大值, 也稱“額定功率”。通常是以25°C為額定環境溫度、由下式計算出的值：

額定功率=散熱系數×(最高使用溫度－25°C)

對應環境溫度變化的熱響應時間常數

指在零負載狀態下，當熱敏電阻的環境溫度發生急劇變化時，熱敏電阻元件產生最初溫度與最終溫度兩者溫度差的**63.2%**的溫度變化所需的時間。熱敏電阻的環境溫度從T1變為T2時，經過時間t與熱敏電阻的溫度T之間存在以下關系：

常數τ稱為熱響應時間常數。
上式中，若令t=τ時，則(T-T1)/(T2-T1)=0.632。

換言之，如上面的定義所述，熱敏電阻產生初始溫度差63.2%的溫度變化所需的時間即為熱響應時間常數。經過時間與熱敏電阻溫度變化率的關系如下表所示：


通常為下列測定條件下的典型值。靜止空氣中環境溫度從25°C至85°C變化時，熱敏電阻的溫度變化至62.9°C所需時間。另外應注意，散熱系數、熱響應時間常數隨環境溫度、組裝條件而變化。

NTC的阻值公差及相應的溫度公差

NTC的阻值公差在不同溫度下是不一樣的，如下面的計算公式，不同溫度下阻值公差受常溫下阻值R25公差和B值公差影響，阻值的變化如下面的曲線所示：


當NTC用來做溫度檢測時，通常我們需要了解NTC可以支持的溫度公差，這樣我們就需要進行轉換，用阻值公差除以ɑ溫度系數，公式如下：

NTC的R-T表

NTC的R-T表是電子工程師在設計電路時必須要得到的信息，表格是通過公式計算出來的， 所以溫度間隔可以自由設定，鑒于NTC檢測溫度的精度，通常溫度間隔設為1°C。例如下表：

NTC在電路中的應用

在深入了解了NTC的基本參數后，我們再來簡單看看如何在電路中使用NTC。

當NTC用來做溫度檢測，監控或者補償時，通常需要串聯一個電阻，阻值的選擇可根據需要重點檢測的溫度區域和流過的電流大小來決定，一般情況下會串聯一個和NTC常溫電阻值一樣的電阻，并且保證流過的電流要足夠小以免產生自熱，影響檢測精度。檢測到的信號是NTC電阻上的分壓，如果希望得到分壓與溫度的曲線更加線性，可以采用下面的電路。

通過調整Rs和Rp 就可以獲得更加線性的曲線，如下圖：

NTC 在使用中需要注意的事項

1.一定要加合適的串聯電阻，不然NTC使用的時候會發生熱崩潰，因為電流流過NTC會發熱，如果熱量不能及時耗散掉，NTC的溫度會升高，然后阻值下降，這時電流會顯著增加，NTC會變得更熱，這樣循環最終可能導致NTC被燒毀，甚至起火。

2.NTC的端部電極通常由Ag組成，在使用不當時會發生銀遷移，導致NTC短路。使用中要避免NTC接觸到水。

3.焊接時的高溫會造成NTC不可逆的阻值漂移，一些情況下可能會造成5%的漂移，所以盡量避免高溫焊接。

4.NTC SMD是由陶瓷構成，安裝時可能會造成斷裂，如下圖：

貼片NTC的結構及比較

貼片NTC是目前市場上最常用的NTC封裝方式，由于生產工藝不同，其主流產品的結構主要分為以下三種。

厚膜貼片型

結構如下：

用厚膜工藝+燒結而成，制造商主要是Tateyama，KOA等。

疊層貼片型

結構如下：
先制備陶瓷薄片，然后疊加在一起，工藝與MLCC類似，帶有內部電極，主要制造商有Murata, TDK等。

實心陶瓷貼片型

工藝十分古老，陶瓷燒結成磚型，然后做精密的機械切割，最后做電極，主要制造商有EPCOS，vishay等。

厚膜工藝的貼片NTC是較新的工藝技術，但它在反應速度，長期的穩定性，可靠性方面的表現都優于其他結構的產品，另外在價格上也十分具有優勢，未來的應用中可能會成為主流的應用方案。

常見術語

項目概要

居里點	“POSISTOR”在達到某一溫度前，電阻值是恒定的，一旦超過這一溫度，電阻值也會急劇上升。這一電阻值的變化點成為“居里點 (也稱為居里溫度) ”，村田制作對其的定義是25℃時電阻值的2倍電阻值所處的溫度。
溫度補償	是由溫度變化導致儀器、測量器等產生誤差，經過特別設計對附屬裝置和電氣電路進行補償。對于會因溫度變化而改變特性的元件而言，可以通過抑制溫度變化進行工作。
突入電流	在啟動電子設備的開關電源時，流過超過額定電流值的大電流。
正溫度系數熱敏電阻	我們稱隨溫度上升，電阻也上升的特性為正溫度系數，PTC熱敏電阻的溫度特性為正溫度系數。因此我們稱它為正溫度系數熱敏電阻。
負溫度系數熱敏電阻	我們稱隨溫度上升，電阻減小的特性為負溫度系數，NTC熱敏電阻的溫度特性為負溫度系數。因此NTC熱敏電阻為負溫度系數熱敏電阻。
B常數	使用在規定的周圍溫度2點處的電阻值，根據下面公式計算出表示電阻變化的常數。B=ln (R/R0) / (1/T-1/T0)R: 周圍溫度為T (K) 時的電阻值 R0: 周圍溫度為T0 (K) 時的電阻值
超大工作電壓	是指在工作溫度范圍內，平時可對POSISTOR施加的超大電壓。
耐電壓	在25℃的靜止空氣中施加三分鐘也能承受的電壓為耐電壓。施加電壓采用從0V開始，緩慢上升至耐電壓的上升方法。
熱放散系數 (D)	是指發熱體和周圍溫度的溫度差為1℃時，單位時間內損失的熱量。 W=I?V=D (T-T0) T: 發熱體溫度 T0: 周圍溫度 D. : 熱發散系數 (W/°C) 此數值通常由發熱體本身的尺寸、結構及材質所決定。
熱時間常數 (γsec)	POSISTOR周圍溫度從T0瞬間移動至T1時，溫度差的0.632倍為時間。一般由熱放散系數 (W/℃) 和熱容量H (W?sec/℃) 表示γ＝H/D。這與動特性相關。
發熱工作點	POSISTOR自身發熱與向外部發熱呈平衡狀態的工作點。
電流保護	根據POSISTOR的電流電壓特性，電流的極大點稱為電流保護。
電流保護變動范圍	POSISTOR的電流保護隨周圍溫度、電阻值、溫度特性、形狀等改變。超過電流保護上限的電流領域為工作領域，低于下限的電流領域為不工作電流領域，上下限間的電流領域稱為電流保護變動范圍。
工作時間	工作時間為流經POSISTOR的突入電流減少至1/2所需的時間。

參考文獻

NTC熱敏電阻基礎以及應用和選擇（上）.

熱敏電阻參數詳解之B值

總結

以上是生活随笔為你收集整理的热敏电阻B值简析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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