热敏电阻器介绍.pdfVIP

热敏电阻器 袁德昌 1 前言 热敏电阻器(thermistor)是其电阻值对温度极为敏感的1种电阻器，也称为半导体热敏电阻器，属于敏感电阻 器的1个种类。它用单晶材料、多晶材料以及玻璃、塑料等材料制成。热敏电阻器的主要特点是对温度灵敏度高、 热惰性小、寿命长、体积小、结构简单，可以采用各种不同的外形结构。这种元件已获得广泛的应用，例如温度测 量、温度控制、温度补偿、液面测定、气压测定、火灾报警、气象探测、脉冲电压抑制、开关电路、过载保护、时 间延迟、稳定振幅、自动增益调整、微波和激光功率测量等。随着现代军事技术，特别是空间技术的发展，对热敏 电阻器除了要求高可靠、长寿命、超高温和超低温工作外，还需要大批量灵敏度更高、不需致冷、性能更加优良的 测量辐射功率的热敏元器件。 2热敏电阻器的应用 现在，热敏电阻器能获得广泛应用的原因是它具有一系列特殊的电性能，最基本的特性是其阻值随温度的变化 有极为显著的变化量，以及伏—安特性曲线的非线性。按阻值温度系数可分为负温度系数 (NTC)和正温度系数(PTC) 热敏电阻器。 2．1 过电流检测 现代开关电源由于其高效率、小型化的优点而为电子设备的主流电源。但是另一方面，因高频化、微型化的要 求，使得解决开关电源工作时的发热问题变得越来越重要，异常情况时过电流和大容量滤波电容器的冲击电流问题 也必须得到解决。 如果将电阻值较低的PTC热敏电阻器放人开关电源电路中，电压降和功耗都很小，而当有过大的异常电流流过 时，因PTC热敏电阻器自身的发热，使其电阻值迅速增加而变成大电阻器，从而实现限流作用。同样道理，PTC热 敏电阻器构成的过电流保护电路具有复原的特性，解除发生过电流的原因后即可恢复到原来的电阻值，无需象电流 保险丝那样进行更换。另外，因电涌而引起的误动作以及故障少是它的另一大特点。 2．2 过热检测 对于高密度、高输出的开关电源来说，解决发热问题十分重要。以前，通常采用放置能散热的元件或散热片、 强制气冷、风扇等方法，但即使采用了这些方法，因为使用状况和使用环境的不同，也会发生超过容许温度值以上 的情况。这时，非常需要使用温度检测元件，当达到异常温度时，能够强制抑制其输出。 热敏电阻器具有正的电阻温度特性PTC ，对于想检测的过热温度有很好的敏感度。因此，用 PTC热敏电阻器 作为温度传感器，简单的电路结构就可以实现过热保护功能。这样，就能够防止电子设备冒烟、放火花等故障，防 患于未然。而且，使用PTC热敏电阻器保护电路的另一个特点是解除异常发热的原因后，电子设备系统可以回到正 常工作状态，也无需象使用温度保险丝等元件那样必须进行更换。 2．3 抑制过冲电流 每当开关电源启动时，伴随滤波电容器的初期充。 电会产生过冲电流。这种电流可以达到正常工作电流的10 倍以上，可能造成二极管、开关、保险丝等电子元器件发生故障。为了抑制过冲电流，在输入端的滤波电容器处串 人NTC热敏电阻器。由于其具有负的电阻温度特性，随着温度的升高，电阻值逐渐减小，因此在电源启动初期，它 的电阻大能抑制过冲电流，之后，随着电流的流过、自身发热(焦耳热)，从而使其电阻值降低，得以限制功耗。 除了使用NTC热敏电阻器外，还可以使用固定电阻器构成过冲电流抑制电路。但是，这种电路在正常工作状态 下的功耗非常大，对节省能源很不利。当然，可以在固定电阻器上并联电磁继电器或三端双向可控硅等开关元件， 当电源进入正常工作状态后将此开关接通，可以限制正常工作状态下的功耗，但这种方法将导致元件数量增多，还 需要开关元件的驱动电路，这又成为一个问题。显而易见，NTC热敏电阻器是最适合节省能源的抑制过冲电流的电 子元件。 ．24 热敏电阻功率计和辐射热探测器 将热敏电阻器接在电桥的1个臂上，在电桥的对角线上连接1个灵敏电流计。在高频功率辐射下，热敏电阻器 的阻值会发生变化，辐射功率越大或者电阻值越低，电流表的表针偏转就越大。这种功率计采用珠式热敏电阻器作 为敏感元件，与铂金丝和铋锑薄膜相比，其优点是灵敏度高，耐负苛能力强，可以调节最佳工作点，使用方便等。 热敏电阻辐射热探测器是利用热敏材料接受辐射后能引起温升而使电阻值变化的原理制成的。热敏元件通常采 用薄膜状电阻体，因此有时又称为薄膜热敏电阻器。电阻体材料是氧化物半导体，如锗、硅等半导体。电阻体可以 附着在玻璃、陶瓷、蓝宝石等基片上。大多数辐射热探测器都是在 1个密封的金属外壳内装置2个热敏电