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(shù)
  • 最大功率
  • 對應環(huán)境溫度變化的熱響應時間常數(shù)
  • 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(jié)構(gòu)及比較
  • • 厚膜貼片型
    • 疊層貼片型
    • 實心陶瓷貼片型
• 常見術(shù)語
• 參考文獻

NTC

什么是NTC

NTC被稱為負溫度系數(shù)熱敏電阻，是由Mn-Co-Ni的氧化物充分混合后燒結(jié)而成的陶瓷材料制備而來，它在實現(xiàn)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(jīng)常被用作實時的溫度監(jiān)控及溫度補償?shù)取ｋS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(shù)來定義該曲線：
R25：25℃時NTC本體的電阻值。

B值

B值：材料常數(shù)，是用來表示NTC在工作溫度范圍內(nèi)阻值隨溫度變化幅度的參數(shù)，與材料的成分和燒結(jié)工藝有關(guān)。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(jù)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(xiàn)在很多人產(chǎn)生了這個誤區(qū)，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(guān)系，也就是說這種關(guān)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(guān)系，那么給出某一個區(qū)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(qū)間的關(guān)系公式，并在某一個誤差區(qū)間給出。

意思就是說在25~50度這個區(qū)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(qū)間參數(shù)，它只反應此熱敏電阻的部分特性，并不是一個嚴謹?shù)膮?shù)。在實際應用中，需要提供檢測溫度范圍內(nèi)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(shù)(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(shù)(α)與B值的關(guān)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(shù)是我們在選擇NTC時應該初步了解的參數(shù)，下面我們對其他參數(shù)也做一些介紹。

散熱系數(shù)

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

規(guī)格中的數(shù)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(huán)境溫度下，可連續(xù)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(huán)境溫度、由下式計算出的值：

額定功率=散熱系數(shù)×(最高使用溫度－25°C)

對應環(huán)境溫度變化的熱響應時間常數(shù)

指在零負載狀態(tài)下，當熱敏電阻的環(huán)境溫度發(fā)生急劇變化時，熱敏電阻元件產(chǎn)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(huán)境溫度從T1變?yōu)門2時，經(jīng)過時間t與熱敏電阻的溫度T之間存在以下關(guān)系：

常數(shù)τ稱為熱響應時間常數(shù)。
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(chǎn)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(shù)。經(jīng)過時間與熱敏電阻溫度變化率的關(guān)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(huán)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(shù)、熱響應時間常數(shù)隨環(huán)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(zhuǎn)換，用阻值公差除以ɑ溫度系數(shù)，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(shù)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(jiān)控或者補償時，通常需要串聯(lián)一個電阻，阻值的選擇可根據(jù)需要重點檢測的溫度區(qū)域和流過的電流大小來決定，一般情況下會串聯(lián)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(chǎn)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(diào)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(lián)電阻，不然NTC使用的時候會發(fā)生熱崩潰，因為電流流過NTC會發(fā)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(huán)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(fā)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(gòu)成，安裝時可能會造成斷裂，如下圖：

貼片NTC的結(jié)構(gòu)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(chǎn)工藝不同，其主流產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)主要分為以下三種。

厚膜貼片型

結(jié)構(gòu)如下：

用厚膜工藝+燒結(jié)而成，制造商主要是Tateyama，KOA等。

疊層貼片型

結(jié)構(gòu)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(nèi)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(jié)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(shù)，但它在反應速度，長期的穩(wěn)定性，可靠性方面的表現(xiàn)都優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，另外在價格上也十分具有優(yōu)勢，未來的應用中可能會成為主流的應用方案。

常見術(shù)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(chǎn)生誤差，經(jīng)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(guān)電源時，流過超過額定電流值的大電流。
正溫度系數(shù)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(shù)，PTC熱敏電阻的溫度特性為正溫度系數(shù)。因此我們稱它為正溫度系數(shù)熱敏電阻。
負溫度系數(shù)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(shù)，NTC熱敏電阻的溫度特性為負溫度系數(shù)。因此NTC熱敏電阻為負溫度系數(shù)熱敏電阻。
B常數(shù)	使用在規(guī)定的周圍溫度2點處的電阻值，根據(jù)下面公式計算出表示電阻變化的常數(shù)。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(nèi)，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(shù) (D)	是指發(fā)熱體和周圍溫度的溫度差為1℃時，單位時間內(nèi)損失的熱量。 W=I?V=D (T-T0) T: 發(fā)熱體溫度 T0: 周圍溫度 D. : 熱發(fā)散系數(shù) (W/°C) 此數(shù)值通常由發(fā)熱體本身的尺寸、結(jié)構(gòu)及材質(zhì)所決定。
熱時間常數(shù) (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(shù) (W/℃) 和熱容量H (W?sec/℃) 表示γ＝H/D。這與動特性相關(guān)。
發(fā)熱工作點	POSISTOR自身發(fā)熱與向外部發(fā)熱呈平衡狀態(tài)的工作點。
電流保護	根據(jù)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(lǐng)域為工作領(lǐng)域，低于下限的電流領(lǐng)域為不工作電流領(lǐng)域，上下限間的電流領(lǐng)域稱為電流保護變動范圍。
工作時間	工作時間為流經(jīng)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(chǔ)以及應用和選擇（上）.

熱敏電阻參數(shù)詳解之B值

總結(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。