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热敏电阻
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| 热敏电阻 | |
|---|---|
 负溫度系数（NTC）熱敏电阻器，珠型，绝缘電線 | |
| 类型 | 被動元件 |
| 工作原理 | 電阻 |
| 电路符号 | |
 | |
热敏电阻（英语：thermistor）是一种传感器电阻，电阻值隨着溫度的变化而改变，且体积隨溫度的变化較一般的固定电阻要大很多。热敏电阻的英文「thermistor」是由Thermal（熱）及resistor（电阻）兩詞組成的混成詞。热敏电阻属可变電阻的一类，广泛应用于各种电子元件中，例如湧流電流限制器、溫度傳感器、可復式保險絲、及自動調節的加熱器等。
不同於電阻溫度計使用純金屬，在熱敏電阻器中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。兩者也有不同的溫度響應性質，電阻溫度計適用於較大的溫度範圍；而熱敏電阻通常在有限的溫度範圍內實現較高的精度，通常是-90℃〜130℃。[1]
目录
1 基本特性
2 斯坦哈特-哈特公式
3 NTC熱敏電阻的參數
4 歷史
5 應用領域
6 相關條目
7 参考文献
8 外部連結
基本特性
热敏电阻最基本的特性是其阻值随温度的变化有极为显著的变化，以及伏安曲线呈非线性。若电子和空穴的浓度分别为n{displaystyle n}
σ=q(nμn+pμp){displaystyle sigma =q(nmu _{n}+pmu _{p}),}
因为n{displaystyle n}
假設，電阻和溫度之間的關係是線性的，則： :ΔR=kΔT{displaystyle Delta R=kDelta T,}
ΔR{displaystyle Delta R}= 電阻變化
ΔT{displaystyle Delta T}= 溫度變化
k{displaystyle k}= 一階的電阻溫度係數
熱敏電阻可以依k{displaystyle k}
k{displaystyle k}
k{displaystyle k}
此外還有一種临界温度热敏电阻（CTR，Critical Temperature Resistance），在一定溫度範圍內，其電阻會有大幅的變化[2]。
非熱敏電阻的一般電阻，其k{displaystyle k}
有時熱敏電阻不用溫度係數k來描述，而是用電阻溫度係數αT{displaystyle alpha _{T}}
- αT=1R(T)dRdT.{displaystyle alpha _{T}={frac {1}{R(T)}}{frac {dR}{dT}}.}
此處的αT{displaystyle alpha _{T}}
斯坦哈特-哈特公式
在實務上，上述的線性近似只在很小溫度範圍下適用，若要考慮精密的溫度量測，需要更詳細的描述溫度-電阻曲線。斯坦哈特-哈特公式是廣為使用的三階近似式：
- 1T=a+bln(R)+c(ln(R))3{displaystyle {1 over T}=a+b,ln(R)+c,(ln(R))^{3}}
其中a、b和c稱為斯坦哈特-哈特參數，每個熱敏電阻有不同的參數，T是以開爾文表示的溫度，R是電阻，單位是歐姆，若要電阻以溫度的函數表示，可以整理為下式：
- R=e(x−12y)13−(x+12y)13{displaystyle R=e^{{left(x-{1 over 2}yright)}^{1 over 3}-{left(x+{1 over 2}yright)}^{1 over 3}}}
其中
- y=1c(a−1T)x=(b3c)3+(y2)2{displaystyle {begin{aligned}y&={1 over c}left(a-{1 over T}right)\x&={sqrt {left({frac {b}{3c}}right)^{3}+left({frac {y}{2}}right)^{2}}}end{aligned}}}
在二百度的範圍內，斯坦哈特-哈特公式的誤差多半小於0.02 °C[4]。例如，室溫下（25 °C = 298.15 K）電阻值為3000 Ω的熱敏電阻，其參數為
- a=1.40×10−3b=2.37×10−4c=9.90×10−8{displaystyle {begin{aligned}a&=1.40times 10^{-3}\b&=2.37times 10^{-4}\c&=9.90times 10^{-8}end{aligned}}}
NTC熱敏電阻的參數
NTC熱敏電阻的電阻值隨溫度的上昇而下降，也可以用B（或β）參數來描述其特性，其實就是參數為a=(1/T0)−(1/B)ln(R0){displaystyle a=(1/T_{0})-(1/B)ln(R_{0})}
- 1T=1T0+1Bln(RR0){displaystyle {frac {1}{T}}={frac {1}{T_{0}}}+{frac {1}{B}}ln left({frac {R}{R_{0}}}right)}
其中
- T：溫度，單位為K
R0：為溫度T0 (25 °C = 298.15 K)時的電阻
求解R可得
- R=R0e−B(1T0−1T){displaystyle R=R_{0}e^{-Bleft({frac {1}{T_{0}}}-{frac {1}{T}}right)}}
或者
- R=r∞eB/T{displaystyle R=r_{infty }e^{B/T}}
其中r∞=R0e−B/T0{displaystyle r_{infty }=R_{0}e^{-{B/T_{0}}}}
因此可以求解溫度為
- T=Bln(R/r∞){displaystyle T={B over {ln {(R/r_{infty })}}}}
B參數的方程也可以表示為lnR=B/T+lnr∞{displaystyle ln R=B/T+ln r_{infty }}
歷史
第一個NTC熱敏電阻是法拉第在1833年研究硫化銀的半導體特性時發現的。法拉第注意到硫化銀的阻值隨著溫度上昇而大幅下降（這也是第一次對於半導體材料特性的記錄）
[5]。
早期因為熱敏電阻不易生產，且應用的技術受限，商業化的使用一直到1930年代才開始[6]。第一個在商業應用上可行的熱敏電阻是由Samuel Ruben在1930年發明[7]。
應用領域
- 溫度偵測
- 電路開關
- 湧流抑制
- 马达延时启动
- 过热保护
相關條目
- 傳感器
- 可變電阻
- 光敏電阻
- 聲敏電阻
- 熱敏電阻溫度計
- 热电偶
- 鐵氫電阻
参考文献
^ "NTC Thermistors". Micro-chip Technologies. 2010.
^ 李宏. 神奇的新材料（海洋与科技探索之旅）. 青苹果数据中心. 11 December 2013: 167–. GGKEY:JUBFQGAWFWC.
^ Thermistor Terminology. U.S. Sensor
^ "Practical Temperature Measurements" 互联网档案馆的存檔，存档日期2009-08-24.. Agilent Application Note. Agilent Semiconductor.
^ 1833 - First Semiconductor Effect is Recorded. Computer History Museum. [24 June 2014].
^ McGee, Thomas. Chapter 9. Principles and Methods of Temperature Measurement. John Wiley & Sons. 1988: 203.
^ Jones, Deric P. (编). Biomedical Sensors. Momentum Press. 2009: 12.
外部連結
 | 维基共享资源中相关的多媒体资源：热敏电阻 |
- The thermistor at bucknell.edu
- Software for thermistor calculation at Sourceforge
"Thermistors & Thermocouples:Matching the Tool to the Task in Thermal Validation" - Journal of Validation Technology
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