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热敏电阻的原理及特性

发布日期:2017-12-15 08:55:31 【关闭】
摘要:半导体材料的电阻率受温度影响时变化很大,热敏电阻即利用这种性质制成的温度敏感器件。在半导体中,栽流子(电子)的数目仅为原子数目的几千到几万分之一,相邻自由电子间的距离是原子距离的几十到几百倍,和气体分子相似,半导体中自由电子的运动是因热运动而产生的,因此其电阻率受温度影响明显。

      一、工作原理

      半导体材料的电阻率受温度影响时变化很大,热敏电阻即利用这种性质制成的温度敏感器件。在半导体中,栽流子(电子)的数目仅为原子数目的几千到几万分之一,相邻自由电子间的距离是原子距离的几十到几百倍,和气体分子相似,半导体中自由电子的运动是因热运动而产生的,因此其电阻率受温度影响明显。

      热敏电阻按其温度特性可分为负温度系数热敏电阻(简称NTC)和正温度系数热敏电阻(PTC)。根据使用条件,可分为直热式、旁热式和延迟式三种。直热式热敏电阻是利用自身通过电流取得热量而改变阻值的。旁热式热敏电阻则尽量减低自加热所引起的电阻变化,而用外加热器来改变阻值。延迟式热敏电阻利用自加热来改变阻值,进而使得电流随着时间而变化。按照工作温度范围的不同,又可分为常温热敏电阻(-55~315℃)、低温热敏电阻(低于-55℃)和高温热敏电阻(高于315℃)。

      二、主要特性

      1、温度特性

      下图所示为热敏电阻的电路符号和几种热敏电阻的电阻-温度特性曲线。其中曲线①和曲线②是负温度系数热敏电阻的特性曲线,其阻值随温度的升高而减小。曲线①的阻值和温度之间近似呈指数关系。曲线②的特点是存在一个临界温度,超过临界温度后,阻值急剧下降。曲线③、曲线④均为正温度系数热敏电阻的特性曲线,其阻值在一定温度范围内随温度升高而上升。为便于比较,图中还画出了铂丝的电阻-温度特性曲线。

gooxiancom-热敏电阻-1

热敏电阻的符号与温度特性

      2、伏安持性

      即在稳态情况下,通过热敏电阻的电流I与其两端电压U的关系。下图所示为热敏电阻的伏安特性曲线形状。其中图a是负温度系数热敏电阻的伏安特性。可见在电流很小时,热敏电阻遵循欧姆定律。当电流增大到一定值时,电压达到最大值Um。如电流继续增大,由于热敏电阻本身温度升高,开始出现负阻特性,虽电流增大,但电阻值却减小,端电压下降。

gooxiancom-热敏电阻-2

热敏电阻的伏安特性:a、负温度系数;b、正温度系数

      图b为正温度系数热敏电阻的伏安特性。与负温度系数热敏电阻类似,曲线的起始段oa为直线,其斜率与热敏电阻在此环境温度下的阻值相等a这是由于热敏电阻电流很小时,耗散功率引起的温升可以忽略不计的缘故。当热敏电阻的耗散功率继续增加时,阻体温度超过环境温度,引起阻值增大,曲线开始弯曲。当电压增至时,电流达到最大值如电压继续增加,由温升引起的阻值的增加将超过电压增加的速度,电流反而减小,曲线斜率开始变负。

      因此,实际使用时,应尽量减小流经热敏电阻的电流,以减少其自身发热的影响。同时,不能把负温度系数的热敏电阻并联使用,因为微小的不平衡将导致平衡状态的迅速恶化,从而使器件过载损坏,

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