熱敏電阻是一種特殊類型的可變電阻元件，當暴露在溫度變化中時，其物理電阻會發(fā)生變化。

熱敏電阻是一種固態(tài)溫度傳感設(shè)備，其行為類似于電阻，但對溫度敏感。熱敏電阻可用于根據(jù)環(huán)境溫度的變化產(chǎn)生模擬輸出電壓，因此可以被稱為傳感器。這是因為它在外部熱量變化時改變了其電氣特性。

熱敏電阻基本上是一個兩端固態(tài)熱敏傳感器，由基于半導體的敏感金屬氧化物制成，具有金屬化或燒結(jié)的連接引線，形成陶瓷圓盤或珠狀結(jié)構(gòu)。

這使得熱敏電阻能夠根據(jù)環(huán)境溫度的微小變化按比例改變其電阻值。換句話說，隨著溫度的變化，其電阻也會變化，因此其名稱“熱敏電阻”是“熱敏電阻器”（THERM-ally sensitive res-ISTOR）的組合詞。

雖然在標準電阻器中，由于熱量引起的電阻變化通常是不希望的，但這種效應(yīng)可以在許多溫度檢測電路中得到很好的利用。因此，作為一種非線性可變電阻器件，熱敏電阻通常用作溫度傳感器，廣泛應(yīng)用于測量液體和環(huán)境空氣的溫度。

此外，由于熱敏電阻是由高度敏感的金屬氧化物制成的固態(tài)器件，它們在分子水平上運行，隨著熱敏電阻溫度的升高，最外層（價）電子變得更加活躍，產(chǎn)生負溫度系數(shù)，或變得不那么活躍，產(chǎn)生正溫度系數(shù)。

這意味著它們具有非常好的電阻與溫度特性，使其能夠在高達 200°C 的溫度下工作。

典型熱敏電阻 

雖然熱敏電阻的主要用途是作為電阻溫度傳感器，但它們也可以與另一個組件或設(shè)備串聯(lián)連接，以控制通過它們的電流。換句話說，它們可以用作熱敏限流器件。

熱敏電阻有多種類型、材料和尺寸，其特征是響應(yīng)時間和工作溫度。此外，密封熱敏電阻消除了由于水分滲透而導致的電阻讀數(shù)誤差，同時仍提供高工作溫度和緊湊的尺寸。最常見的三種類型是：珠狀熱敏電阻、盤狀熱敏電阻和玻璃封裝熱敏電阻。

這些與熱相關(guān)的電阻器可以通過兩種方式工作：隨著溫度的變化增加或減少其電阻值。因此，有兩種類型的熱敏電阻：負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻和正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻。

負溫度系數(shù)熱敏電阻 

負溫度系數(shù)熱敏電阻（簡稱 NTC 熱敏電阻）隨著周圍溫度的升高而降低其電阻值。通常，NTC 熱敏電阻是最常用的溫度傳感器類型，因為它們可以用于幾乎所有與溫度相關(guān)的設(shè)備中。

NTC 熱敏電阻具有電阻與溫度（R/T）的負相關(guān)關(guān)系。NTC 熱敏電阻的較大負響應(yīng)意味著即使溫度的微小變化也會導致其電阻的顯著變化。這使得它們非常適合精確的溫度測量和控制。

我們之前說過，熱敏電阻是一種電阻高度依賴于溫度的電子元件，因此如果我們通過熱敏電阻發(fā)送恒定電流，然后測量其兩端的電壓降，我們就可以確定其在特定溫度下的電阻。

NTC 熱敏電阻隨著溫度的升高而降低其電阻，并且有多種基極電阻和溫度曲線可供選擇。NTC 熱敏電阻通常以其在室溫（25°C，77°F）下的基極電阻為特征，因為這提供了一個方便的參考點。例如，25°C 時為 2k2Ω、25°C 時為 10kΩ 或 25°C 時為 47kΩ 等。

熱敏電阻的另一個重要特性是其“B”值。B 值是由其制成的陶瓷材料決定的材料常數(shù)。它描述了在兩個溫度點之間的特定溫度范圍內(nèi)電阻（R/T）曲線的斜率。每種熱敏電阻材料將具有不同的材料常數(shù)，因此具有不同的電阻與溫度曲線。

因此，B 值將定義熱敏電阻在第一個溫度或基點（通常為 25°C，稱為 T1）的電阻值，以及熱敏電阻在第二個溫度點（例如 100°C，稱為 T2）的電阻值。

因此，B 值將定義熱敏電阻在 T1 和 T2 之間的材料常數(shù)。即 BT1/T2 或 B25/100，典型的 NTC 熱敏電阻 B 值在 3000 到 5000 之間。

請注意，T1 和 T2 的溫度點均以開爾文（Kelvin）為單位計算，其中 0°C = 273.15 開爾文。因此，25°C 等于 25° + 273.15 = 298.15K，100°C 等于 100° + 273.15 = 373.15K，依此類推。

因此，通過了解特定熱敏電阻的 B 值（從制造商的數(shù)據(jù)表中獲得），可以使用以下歸一化方程生成溫度與電阻的表格，以構(gòu)建合適的圖表：

熱敏電阻方程 

其中： 

- T1 是第一個溫度點（開爾文） 

- T2 是第二個溫度點（開爾文） 

- R1 是熱敏電阻在溫度 T1 時的電阻（歐姆） 

- R2 是熱敏電阻在溫度 T2 時的電阻（歐姆） 

熱敏電阻示例 1 

一個 10kΩ 的 NTC 熱敏電阻在 25°C 到 100°C 的溫度范圍內(nèi)的 B 值為 3455。計算其在 25°C 和 100°C 時的電阻值。

給定數(shù)據(jù)：B = 3455，R1 = 10kΩ（25°C）。為了將溫度從攝氏度（°C）轉(zhuǎn)換為開爾文（K），添加數(shù)學常數(shù) 273.15。

R1 的值已經(jīng)給出為 10kΩ 基極電阻，因此在 100°C 時的 R2 值計算如下：

熱敏電阻電阻計算 

得到以下兩點特性圖：

需要注意的是，在這個簡單的示例中，僅計算了兩個點，但通常熱敏電阻的電阻會隨溫度呈指數(shù)變化，因此其特性曲線是非線性的。因此，計算更多的溫度點將使曲線更加準確。

這些點可以如圖所示繪制，從而為具有 B 值為 3455 的 10kΩ NTC 熱敏電阻提供更準確的特性曲線。

NTC 熱敏電阻特性曲線

請注意，它具有負溫度系數(shù)（NTC），即其電阻隨著溫度的升高而降低。

使用熱敏電阻測量溫度 

那么我們?nèi)绾问褂脽崦綦娮鑱頊y量溫度呢？到目前為止，我們已經(jīng)認識到熱敏電阻是一種電阻器件，因此根據(jù)歐姆定律，如果我們通過它傳遞電流，它兩端會產(chǎn)生電壓降。由于熱敏電阻是一種被動傳感器，即它需要激勵信號才能工作，因此由于溫度變化引起的電阻變化可以轉(zhuǎn)換為電壓變化。

最簡單的實現(xiàn)方法是使用熱敏電阻作為分壓電路的一部分，如圖所示。恒定電源電壓施加在電阻和熱敏電阻串聯(lián)電路上，輸出電壓從熱敏電阻兩端測量。

例如，如果我們使用 10kΩ 熱敏電阻和 10kΩ 的串聯(lián)電阻，則在 25°C 的基極溫度下，輸出電壓將為電源電壓的一半，因為 10Ω/(10Ω+10Ω) = 0.5。

當熱敏電阻的電阻由于溫度變化而改變時，熱敏電阻兩端的電源電壓比例也會發(fā)生變化，從而產(chǎn)生與輸出端子之間的總串聯(lián)電阻比例成正比的輸出電壓。

因此，分壓電路是一種簡單的電阻-電壓轉(zhuǎn)換器，其中熱敏電阻的電阻由溫度控制，產(chǎn)生的輸出電壓與溫度成正比。因此，熱敏電阻越熱，輸出電壓越低。

如果我們交換串聯(lián)電阻 RS 和熱敏電阻 RTH 的位置，則輸出電壓將朝相反方向變化，即熱敏電阻越熱，輸出電壓越高。

熱敏電阻用于浪涌電流抑制 

我們已經(jīng)看到，熱敏電阻用作電阻溫度敏感傳感器，但熱敏電阻的電阻可以通過外部溫度變化或通過流經(jīng)它們的電流引起的溫度變化來改變，因為它們畢竟是電阻器件。

歐姆定律告訴我們，當電流通過電阻 R 時，由于 I2R 的熱效應(yīng)，功率以熱的形式消耗。由于熱敏電阻中的電流自熱效應(yīng)，熱敏電阻可以隨著電流的變化改變其電阻。

感性電氣設(shè)備（如電機、變壓器、鎮(zhèn)流照明等）在首次開啟時會遭受過大的浪涌電流。但串聯(lián)連接的熱敏電阻也可以有效地將任何高初始電流限制在安全值。通常使用具有低冷電阻值（25°C 時）的 NTC 熱敏電阻進行此類電流調(diào)節(jié)。

浪涌電流限制熱敏電阻

浪涌電流抑制器和浪涌限制器是串聯(lián)連接的熱敏電阻，其電阻隨著通過它的負載電流加熱而降至非常低的值。在初始開啟時，熱敏電阻的冷電阻值（其基極電阻）相當高，控制負載的初始浪涌電流。

由于負載電流，熱敏電阻加熱并相對緩慢地降低其電阻，直到其兩端的功率足以維持其低電阻值，大部分施加的電壓在負載兩端產(chǎn)生。

由于其質(zhì)量的慣性，這種加熱效應(yīng)需要幾秒鐘，在此期間負載電流逐漸增加而不是瞬間增加，因此任何高浪涌電流都被限制，其消耗的功率相應(yīng)減少。由于這種熱作用，浪涌電流抑制熱敏電阻因此可以在其低電阻狀態(tài)下非常熱地運行。因此，一旦電源被移除，需要冷卻或恢復期，以使 NTC 熱敏電阻的電阻充分恢復，以便下次使用。

限流熱敏電阻的響應(yīng)速度由其時間常數(shù)給出。即其電阻變化 63%（即 1 到 1/ε）所需的時間。例如，假設(shè)環(huán)境溫度從 0°C 變化到 100°C，則 63% 的時間常數(shù)將是熱敏電阻達到 63°C 電阻值所需的時間。

NTC 熱敏電阻提供了對不希望的高浪涌電流的保護，同時在連續(xù)運行期間其電阻保持可忽略的低值，為負載供電。這里的優(yōu)勢是它們能夠有效地處理比標準固定限流電阻更高的浪涌電流，同時具有相同的功耗。

熱敏電阻總結(jié) 

在本教程中，我們已經(jīng)看到熱敏電阻是一種兩端電阻傳感器，可以根據(jù)周圍環(huán)境溫度的變化改變其電阻值，因此得名“熱敏電阻”。

熱敏電阻是由半導體金屬氧化物制成的廉價且易于獲得的溫度傳感器。它們具有負溫度系數(shù)（NTC）或正溫度系數(shù)（PTC）。區(qū)別在于 NTC 熱敏電阻的電阻隨著溫度的升高而降低，而 PTC 熱敏電阻的電阻隨著溫度的升高而增加。

NTC 熱敏電阻是最常用的（尤其是 10kΩ NTC 熱敏電阻），并且與附加的串聯(lián)電阻 RS 一起可以用作簡單分壓電路的一部分。因此，由于溫度變化引起的電阻變化會產(chǎn)生與溫度相關(guān)的輸出電壓。

然而，熱敏電阻的工作電流應(yīng)盡可能低，以減少任何自熱效應(yīng)。如果它們的工作電流過高，它們可能會比散熱更快地加熱，從而產(chǎn)生錯誤的結(jié)果。

熱敏電阻的特征在于其基極電阻以及其“B”值?；鶚O電阻（例如 10kΩ）是熱敏電阻在給定溫度（通常為 25°C）下的電阻，因此定義為：R25。B 值是一個固定的材料常數(shù)，描述了電阻隨溫度（R/T）變化的曲線斜率。

我們還看到，除了用于測量外部溫度外，熱敏電阻還可以用于控制電流，這是由于流經(jīng)它的電流引起的 I2R 熱效應(yīng)。通過將 NTC 熱敏電阻與負載串聯(lián)連接，可以有效地限制任何高浪涌電流。