想要選好高頻直流穩壓電源中的熱敏電阻,先弄明白這些!

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很多人都知道熱敏電阻是一類敏感的元件,它可以根據不同的工作的溫度來呈現出不同的電阻的情況。

熱敏電阻在溫度測量方面通常作為溫度傳感器,大多數熱敏電阻體是由金屬氧化物t艮合物做成的。如氧化鎳、氧化錳、氧化鈷、氧化鐵這些金屬氧化物都是熱敏電阻的原材料。熱敏電阻的特性在于它一旦發熱,電阻就會發生變化,有的熱敏電阻發熱電阻變小,有的熱敏電阻發熱電阻變大,各有各的用途。

熱敏電阻將長期處于不動作狀態;當環境溫度和電流處于c區時,熱敏電阻的散熱功率與發熱功率接近,因而可能動作也可能不動作。熱敏電阻在環境溫度相同時,動作時間隨著電流的增加而急劇縮短;熱敏電阻在環境溫度相對較高時具有更短的動作時間和較小的維持電流及動作電流。如今,熱敏電阻在生活中應用很多,廣泛用于家用電器、電力工業、通訊、軍事科學、宇航等各個領域,發展前景極其廣闊。下面我們一起來了解熱敏電阻的作用、主要特點、技術參數及運用等。

熱敏電阻的作用

熱敏電阻包括正溫度系數(PTC)和負溫度系數(NTC)熱敏電阻。隨著溫度慢慢升高時,熱敏電阻的阻值會逐漸變大,溫度慢慢降低時,阻值隨之變小;故此,利用熱敏電阻對溫度的敏感特性,在電路中可以用來作為測量溫度的傳感器件。

一、PTC熱敏電阻

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1、PTC是指在某一溫度下電阻急劇增加、具有正溫度系數的熱敏電阻現象或材料,可專門用作恒定溫度傳感器。該材料是以BaTIO3或SrTIO3或PbTIO3為主要成分的燒結體, 其中摻入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物進行原子價控制而使之半導化,常將這種半導體化的BaTiO3等材料簡稱為半導(體)瓷;同時還添加增大其正電阻溫度系數的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物,采用一般陶瓷工藝成形、高溫燒結而使鈦酸鉑等及其固溶體半導化,從而得到正特性的熱敏電阻材料.其溫度系數及居里點溫度隨組分及燒結條件(尤其是冷卻溫度)不同而變化。

2、鈦酸鋇晶體屬于鈣鈦礦型結構,它是一種鐵電材料,純鈦酸鋇是一種絕緣材料。 在鈦酸鋇材料中加入微量稀土元素,進行適當熱處理后,在居里溫度附近,電阻率陡增幾個數量級,產生PTC效應,此效應與BaTiO3晶體的鐵電性及其在居里溫度附近材料的相變有關。鈦酸鋇半導瓷是一種多晶材料,晶粒之間存在著晶粒間界面。 該半導瓷當達到某一特定溫度或電壓,晶體粒界就發生變化,從而電阻急劇變化。

3、鈦酸鋇半導瓷的PTC效應起因于粒界(晶粒間界)。對于導電電子來說,晶粒間界面相當于一個勢壘。溫度低時,由于鈦酸鋇內電場的作用,導致電子極容易越過勢壘,則電阻值較小。 當溫度升高到居里點溫度(即臨界溫度)附近時,內電場受到破壞,它不能幫助導電電子越過勢壘。這相當于勢壘升高,電阻值突然增大,產生PTC效應。鈦酸鋇半導瓷的PTC效應的物理模型有海望表面勢壘模型、丹尼爾斯等人的鋇缺位模型和疊加勢壘模型,它們分別從不同方面對PTC效應作出了合理解釋。

4、PTC熱敏電阻于1950年出現,隨后1954年出現了以鈦酸鋇為主要材料的PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻在工業上可用作溫度的測量與控制, 也用于汽車某部位的溫度檢測與調節,還大量用于民用設備,如控制瞬間開水器的水溫、空調器與冷庫的溫度, 利用本身加熱作氣體分析和風速機等方面。

5、PTC熱敏電阻除用作加熱元件外,同時還能起到“開關”的作用,兼有敏感元件、加熱器和開關三種功能,稱之為“熱敏開關”。 電流通過元件后引起溫度升高,即發熱體的溫度上升,當超過居里點溫度后,電阻增加,從而限制電流增加, 于是電流的下降導致元件溫度降低,電阻值的減小又使電路電流增加,元件溫度升高,周而復始,因此具有使溫度保持在特定范圍的功能,又起到開關作用。 利用這種阻溫特性做成加熱源,作為加熱元件應用的有暖風器、電烙鐵、烘衣柜、空調等,還可對電器起到過熱保護作用.

二、NTC熱敏電阻

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1、NTC是指隨溫度上升電阻呈指數關系減小、具有負溫度系數的熱敏電阻現象和材料。 該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種以上的金屬氧化物進行充分混合、成型、燒結等工藝而成的半導體陶瓷,可制成具有負溫度系數(NTC)的熱敏電阻。它的其電阻率和材料常數隨材料成分比例、燒結氣氛、燒結溫度和結構狀態不同而變化。現在還出現了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系NTC熱敏電阻材料。

2、NTC熱敏電阻器的發展經歷了漫長的階段。1834年,科學家首次發現了硫化銀有負溫度系數的特性。1930年,科學家發現氧化亞銅-氧化銅也具有負溫度系數的性能,并將之成功地運用在航空儀器的溫度補償電路中。隨后,由于晶體管技術的不斷發展,熱敏電阻器的研究取得重大進展。1960年研制出了NTC熱敏電阻器,廣泛用于測溫、控溫、溫度補償等方面。

3、它的測量范圍一般為-10~+300℃,也可做到-200~+10℃。

4、熱敏電阻器溫度計的精度可以達到0.1℃,感溫時間可少至10s以下。 它不僅適用于糧倉測溫儀,同時也可應用于食品儲存、醫藥衛生、科學種田、海洋、深井、高空、冰川等方面的溫度測量。

熱敏電阻的主要特點

1、靈敏度較高,其電阻溫度系數要比金屬大10~100倍以上,能檢測出10-6℃的溫度變化;

2、工作溫度范圍寬,常溫器件適用于-55℃~315℃,高溫器件適用溫度高于315℃(目前最高可達到2000℃),低溫器件適用于-273℃~55℃;

3、體積小,能夠測量其他溫度計無法測量的空隙、腔體及生物體內血管的溫度;

4、使用方便,電阻值可在0.1~100kΩ間任意選擇;

5、易加工成復雜的形狀,可大批量生產;

6、穩定性好、過載能力強。

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