一文弄懂热敏电阻原理、种类、优缺点和应用场合

PTC热敏电阳是利用半导体材料的电阻率随着温度变化的性质制成的温度仪表。热敏电是一种以钛酸钡为主要成分的高技术半导体功能陶瓷材料，当温度在居里温度(NAT)附近时，其阻值发生阶跃变化，典型的PT热敏电阻的电阻-温度特性曲线如图所示：

其中，NAT表示PTC热敏电阻的响应温度，由其本身的物理特性决定。在温度达到居里温度之前，热敏电阻的电阻值受温度的影响很小。当达到居里温度时，其阻值发生阶跃性增长，超过热敏电阻配套的继电器的温度阈值，继电器的触点发生跳变，从而转换成接点信号送到控制系统或电气控制回路。

温度阈值是指保护继电器在接收到PTC热敏电阻的信号后跳变的阻值。热敏电阻温度阈值不是一个定值，而是一个区间。

热敏电阻种类

热敏电阻按其温度特性可分为负温度系数热敏电阻(Negative Temperature Coefficient，NTC)、正温度系数热敏电阻(Positive Temperature Coefficient，PTC)和临界型热敏电阻(Critical Temperature Resistor，CTR)三类。

1、NTC型热敏电阻的温度系数是负的，电阻值随着温度的升高而减小，从超低温到超高温都有相应的产品选择。

2、CTR型热敏电阻的温度系数也是负的，其特点是在某个温度范围内阻值急剧下降。CTR型热敏电阻的测温范围为0-150℃。

3、PTC型热敏电阻的温度系数是正的，电阻值随着温度的升高而增加，PTC型热敏电阻的测温范围为-50～150℃，广泛应用于电气产品中，起到过流保护、电机自启、恒温加热等作用。

热敏电阻主要参数

1、标称阻值。标称阻值指环境温度为25℃时热敏电阻器的实际电阻值。

2、实际阻值。实际阻值指在一定的温度条件下所测得的热敏电阻器的电阻值。

3、材料常数。材料常数是一个描述热敏电阻材料物理特性的参数，也是热灵敏度指标，值越大，表示热敏电阻器的灵敏度越高。应注意的是，在实际工作时，此值并非一个常数，而是随温度的升高略有增加。

4、电阻温度系数。电阻温度系数是指温度变化1℃时的阻值变化率，单位为％/℃。

5、时间常数。热敏电阻器是有热惯性的，时间常数就是一个描述热敏电阻器热惯性的参数。它的定义为：在无功耗的状态下，当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突然改变时，热敏电阻体的温度变化了两个特定温度之差的63.2％所需的时间。时间常数越小，表明热敏电阻器的热惯性越小。

6、额定功率。在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续负载所允许的耗散功率。在实际使用时不得超过额定功率。若热敏电阻器工作的环境温度超过25℃，则必须相应降低其负载。

7、额定工作电流。热敏电阻器在工作状态下规定的名义电流值。

8、测量功率。在规定的环境温度下，热敏电阻器受测试电流加热而引起的阻值变化不超过0.1％时所消耗的电功率。

9、最大电压。对于NTC热敏电阻器，是指在规定的环境温度下，不使热敏电阻器引起热失控所允许连续施加的最大直流电压；对于PTC热敏电阻器，是指在规定的环境温度和静止空气中，允许连续施加到热敏电阻器上并保证热敏电阻器正常工作在PTC特性部分的最大直流电压。

10、最高工作温度。在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续工作所允许的最高温度。

11、开关温度。热敏电阻器的电阻值开始发生跃增时的温度。

12、耗散系数。温度增加1℃时，热敏电阻器所耗散的功率，单位为mW/℃。

热敏电阻应用场合

热敏电阻适用于测量反应速度快的场合。

热敏电阻优点和局限性

1、优点。PTC热敏电阻对特定温度的敏感性和响应速度远优于铂热电阻；PTC热敏电阻抗干扰能力强，线路中附加电阻的干扰可以忽略不计；从原理上看，PTC热敏电阻为故障安全的，当传感器或线路断路时，立刻使继电器失电，从而使系统处于安全的状态。

2、局限性。阻值与温度的关系为非线性；元件的一致性差，互换性差；除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0～150℃范围的温度测量，使用时必须注意；PTC热敏电阻通用性差，需配套特定的继电器才能接入DCS控制系统或电气回路中。