一文详解热敏电阻的基础知识

热敏电阻介绍

热敏电阻（Thermistor）是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而变化，其体积随温度的变化比一般的固定电阻要大很多。组成热敏电阻的材料一般是陶瓷或聚合物，在有限的温度范围内能实现较高的精度，通常是-90℃~130℃。和热敏电阻类似的有使用纯金属（RTD）制作的电阻温度计，适用于较大的温度范围。

假设温度和电阻的变化为线性，热敏电阻和温度之间有关系式：

∆R=K∆T

其中，K称为温度系数，热敏电阻根据温度系数K分为两类：

K为正值，电阻值随着温度的升高而增大，称为正温度系数热敏电阻（PTC）；

K为负值，电阻值随着温度的升高而减小，称为负温度系数热敏电阻（NTC）；

注意：对于热敏电阻而言，K一般不是固定的值，温度和电阻值之间呈现非线性。而RTD温度和电阻值之间呈现线性。

由于实际条件下，∆R，∆T是非线性的，所有很少用温度系数K来描述热敏电阻的性能，而是使用电阻温度系数来aT描述，定义如下：

这个公式反应电阻随温度的变化率，电阻温度系数越大，说明热敏电阻对温度越敏感，能感知到热量的变化越明显。

根据上述原理，热敏电阻主要有以下6种使用场合：

1.过液面控制

2.温度测量

3.温度补偿

4.温度限制

5.温度保护

6.过热保护

负温度系数（NTC）电阻

NTC是NegaTIve Temperature Coefficent 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。

它是以锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、铝（Al）、锌（Zn）等两种或者两种以上高纯度金属氧化物为主要材料， 经共同沉淀或水热法合成的纳米粉体材料，后经球磨充分混合、静压成型、高温烧结、半导体切片、划片、玻封烧结或环氧包封等封结工艺制成的，接近理论密度结构的，半导体电子陶瓷材料。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。

它具有电阻值随着温度的变化而相应变化的特性。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。

NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在100~1500000欧姆，温度系数-2%~-5%。外观形状一般有引线型、片状型等，如下图所示。

根据前面的介绍，NTC电阻的特性是温度系数K为负，即温度升高，电阻值减小。

由上面的曲线可知，如果知道NTC电阻的阻值，就能计算出当前的温度。计算方法如下

其中，T是温度，单位为K，R0是周围温度为T0 (K) 时的电阻值，B为常数。B常数随温度变化，反应了热敏电阻的电阻值变化倾向，通常称为材料B值。影响B值的因素有：

材料成分比例、烧结温度、烧结气氛和结构

下面以MF52A热敏电阻为例，来说明B常数，

从MF52A的手册中可以看出，在25~50℃和25~85℃两个不同的温度范围内，NTC电阻的B值是不一样的。这就提醒在使用热敏电阻做温度传感器时，需要注意测温范围和B值的确定。

应用举例

具有负温度系数特征的热敏电阻具有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、成本低等特点，NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。

热敏电阻用于防浪涌

热敏电阻在开关电源输入电路中应用也比较多，主要是用来防止开机浪涌大电流对系统造成破坏。常温时，热敏电阻的阻值是KΩ级，电源接通后，流过热敏电阻的电流产生热量，温度上升，阻值下降；电源稳定时，热敏电阻的阻值降为了几Ω甚至更低，因此，不会消耗太多的能量。

当然，如果连续快速的多次上下电，NTC电阻也无法启到防浪涌的目的。

热敏电阻用于温度监测

锂离子电池的接口一般有三根线，分别为：正，负，NTC。在锂电池内部搭载的NTC热敏电阻就是用来监控电池正常使用过程中以及充电时的温度。电池温度上升时，NTC热敏电阻温度也会随之上升，从而电阻值会下降，当超过上限充电温度时，充电控制IC将会停止充电。如果设备要进行销售到国外的安规认证，有些文件中明确指出，锂电子组必须带有NTC温度监测才行。

总结

热敏电阻具有阻值和温度之间呈相关性的特点，广泛用于各种电子设备中。在使用热敏电阻时，需要考虑是选择PTC还是选择NTC。由于温度和阻值之前呈现非线性的特点，如果用在精确测温时，往往需要考虑到它自身的B值，以及线性拟合的方法。

审核编辑：刘清