熱敏電阻包括正溫度系數(shù)(PTC)和負溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻。隨著溫度的逐漸升高，熱敏電阻的電阻值逐漸增加，隨著溫度的逐漸降低，電阻值也隨之降低。所以，利用熱敏電阻對溫度的敏感性，可以作為電路測溫的傳感器。
熱敏電阻的主要特點是①靈敏度高，其電阻溫度系數(shù)比金屬大10~100倍；②工作溫度范圍廣，常溫器件適用于-55℃~315℃，高溫器件適用溫度高于315℃(目前最高可達2000℃)；低溫器件適用于-273℃~55℃；③體積小，可測量其他溫度計無法測量的間隙④空腔和生物體內(nèi)血管溫度；⑤形狀加工容易，大量生產(chǎn)穩(wěn)定性好，過載能力強。⑥使用方便，電阻值可在0.1~100k之間自由選擇；
半導(dǎo)體熱敏電阻具有獨特的性能，不僅可作為測量部件(如溫度、流量、液位等)，還可作為控制部件(如熱敏開關(guān)、限流器)和電路補償部件。熱敏電阻廣泛應(yīng)用于家電、電力工業(yè)、通信、軍事科學(xué)、宇宙等領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。
一是PTC熱敏電阻。
PTC是指在一定溫度下，電阻急劇增加，具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料可以作為恒溫傳感器使用。該材料是以BaTiO3和SrTiO3或PbTiO3為主要成分的燒結(jié)體，其中加入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物進行原子價格控制，半導(dǎo)體化的BaTiO3等材料簡稱半導(dǎo)體瓷器，同時加入增加正電阻溫度系數(shù)的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和發(fā)揮其他作用的添加物，采用普通陶瓷技術(shù)成型、高溫?zé)Y(jié)、鈦酸鉑等固溶體半導(dǎo)體，得到具有正特性的熱敏電阻材料。其溫度系數(shù)和中央點的溫度隨著燒結(jié)條件(特別是冷卻溫度)而變化。
鈦酸鋇晶體為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，為鐵電材料，純鈦酸鋇為絕緣材料。在鈦酸鋇材料中加入微量稀土元素，經(jīng)適當(dāng)熱處理后，在中央溫度附近，阻力速率急劇增加，產(chǎn)生聚四氟乙烯效應(yīng)，其鐵電性能與中央溫度附近材料的變化有關(guān)。鈦酸鋇半導(dǎo)瓷是一種多晶材料，晶粒間有晶粒界面。當(dāng)半導(dǎo)體瓷達到特定溫度或電壓時，晶粒界面會發(fā)生變化，電阻也會發(fā)生變化。
鈦酸鋇半導(dǎo)瓷的PTC效應(yīng)是由顆粒界(晶粒界)引起的。對導(dǎo)電電子而言，晶粒界面相當(dāng)于勢頭。低溫時，由于鈦酸鋇內(nèi)電場的作用，電子容易越過勢力障礙，電阻值小。當(dāng)溫度上升到中點溫度(即臨界溫度)附近時，內(nèi)部電場被破壞，無法幫助導(dǎo)電電子跨越勢力障礙。這相當(dāng)于勢力障礙的上升，，產(chǎn)生PTC效應(yīng)。鈦酸鋇半導(dǎo)瓷的PTC效應(yīng)物理模型、丹尼爾斯等人的鋇缺位模型和疊加勢力模型從不同方面對PTC效應(yīng)進行了合理的解釋。
PTC熱敏電阻出現(xiàn)于1950年，之后于1954年出現(xiàn)以鈦酸鋇為主要材料的PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻可用于工業(yè)溫度測量和控制，也可用于汽車某些部件的溫度測量和調(diào)節(jié)，也可用于民用設(shè)備，如瞬時熱水器的水溫、空調(diào)和冷庫溫度，以及自身加熱可用于氣體分析和風(fēng)速機。
PTC熱敏電阻除用作加熱元件外，還可用于開關(guān)，兼具敏感元件、加熱器和開關(guān)三大功能，稱為熱敏開關(guān)。電流通過零件后，溫度升高，即加熱體溫度升高，當(dāng)溫度超過中心點時，電阻升高，限制了電流的增加，因此電流降低，零件溫度降低，電阻值降低，電路電流升高，零件溫度升高，周圍恢復(fù)，溫度在一定范圍內(nèi)作為加熱源，作為加熱元件使用加熱風(fēng)扇、烙鐵、烘箱、空調(diào)等，也可用于電氣設(shè)備的過熱保護。
第二，NTC熱敏電阻。
NTC是指隨著溫度的升高，電阻呈指數(shù)關(guān)系下降，具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料。該材料是由錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等金屬氧化物充分混合、成型、燒結(jié)等工藝制成的半導(dǎo)體陶瓷，可制成負溫度系數(shù)(NTC)的熱敏電阻。其阻力率和材料常數(shù)隨材料成分的比例、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)溫度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)而變化。現(xiàn)在也出現(xiàn)了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系統(tǒng)NTC熱敏電阻材料。
熱敏電阻的發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長的階段。在1834年，科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)硫化銀具有負溫度系數(shù)。一九三○年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)氧化銅氧化銅還具有負溫度系數(shù)，并成功應(yīng)用于航空設(shè)備的溫度補償電路。隨后，隨著晶體管技術(shù)的發(fā)展，對熱敏電阻的研究取得了長足的進步。熱敏電阻在一九六○年開發(fā)，廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫度控制和溫度補償。
其測量范圍一般為-10~+300℃，也可達-200~+10℃。
熱敏電阻溫度計精度可達0.1℃，溫度時間不超過10秒。不僅適用于倉庫溫度計，還適用于食品儲存、醫(yī)藥衛(wèi)生、科學(xué)田地、海洋、深井、高空、冰川等溫度測量。
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