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NTC热敏电阻的基本特性

NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻..是使用单一高纯度材料、具有接近理论密度结构的高性能陶瓷..因此;在实现小型化的同时;还具有电阻值、温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点;可进行高灵敏度、高精度的检测..本公司提供各种形状、特性的小型、高可靠性产品;可满足广大客户的应用需求..
电阻－温度特性
热敏电阻的电阻－温度特性可近似地用式1表示..

式1 R=R0 exp {B1/T-1/T0}
R
: 温度TK时的电阻值
Ro
: 温度T0K时的电阻值
B
: B 值
TK= toC+273.15
exp:指数函数;e无理数=2.71828；exp {B1/T-1/T0} 指e 的{B1/T-1/T0} 次方..

但实际上;热敏电阻的B值并非是恒定的;其变化大小因材料构成而异;最大甚至可达5K/°C..因此在较大的温度范围内应用式1时;将与实测值之间存在一定误差..

此处;若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算时;则可降低与实测值之间的误差;可认为近似相等..

式2 BT=CT2+DT+E

上式中;C、D、E为常数..
另外;因生产条件不同造成的B值的波动会引起常数E发生变化;但常数C、D 不变..因此;在探讨B值的波动量时;只需考虑常数E即可..

常数C、D、E的计算
常数C、D、E可由4点的温度、电阻值数据 T0; R0. T1; R1. T2; R2 and T3; R3;通过式3～6计算..
首先由式样3根据T0和T1;T2;T3的电阻值求出B1;B2;B3;然后代入以下各式样..

电阻值计算例
试根据电阻－温度特性表;求25°C时的电阻值为5kΩ;B值偏差为50K的热敏电阻在10°C～30°C的电阻值..
步 骤
1 根据电阻－温度特性表;求常数C、D、E..
To=25+273.15 T1=10+273.15 T2=20+273.15 T3=30+273.15
2 代入BT=CT2+DT+E+50;求BT..
3 将数值代入R=5exp {BT1/T-1/298.15};求R..
T : 10+273.15～30+273.15
电阻－温度特性图如图1所示

电阻温度系数
所谓电阻温度系数α;是指在任意温度下温度变化1°CK时的零负载电阻变化率..电阻温度系数α与B值的关系;可将式1微分得到..

这里α前的负号－;表示当温度上升时零负载电阻降低..
散热系数 JIS C2570-1
散热系数δ是指在热平衡状态下;热敏电阻元件通过自身发热使其温度上升1°C时所需的功率..
在热平衡状态下;热敏电阻的温度T1、环境温度T2及消耗功率P之间关系如下式所示..

产品目录记载值为下列测定条件下的典型值..
1
25°C静止空气中..
2
轴向引脚、经向引脚型在出厂状态下测定..
最大功率JIS C2570-1
在额定环境温度下;可连续负载运行的功率最大值..
个别产品规格书上可能记载为以往的名称“额定功率”..

产品目录记载值是以25°C为额定环境温度、由下式计算出的值..

式 额定功率=散热系数×最高使用温度－25
容许运行功率
这是使用热敏电阻进行温度检测或温度补偿时;自身发热产生的温度上升容许值所对应功率..JIS中未定义..容许温度上升t°C时;最大运行功率可由下式计算..
容许运行功率=t×散热系数
对应环境温度变化的热响应时间常数JIS C2570-1
指在零负载状态下;当热敏电阻的环境温度发生急剧变化时;热敏电阻元件产生最初温度与最终温度两者温度差的63.2%的温度变化所需的时间..

热敏电阻的环境温度从T1变为T2时;经过时间t与热敏电阻的温度T之间存在以下关系..
T=
T1-T2exp-t/τ+T2

T2-T1{1-exp-t/τ}+T1
常数τ称热响应时间常数..
上式中;若令t=τ时;则T-T1/T2-T1=0.632..

换言之;如上面的定义所述;热敏电阻产生初始温度差63.2%的温度变化所需的时间即为热响应时间常数..

经过时间与热敏电阻温度变化率的关系如下表所示..

产品目录记录值为下列测定条件下的典型值..
1
静止空气中环境温度从50°C至25°C变化时;热敏电阻的温度变化至34.2°C所需时间..
2
轴向引脚、径向引脚型在出厂状态下测定..
另外应注意;散热系数、热响应时间常数随环境温度、组装条件而变化..
NTC热敏电阻使用注意事项
请严格遵守以下事项;否则可能会造成NTC热敏电阻损坏、使用设备损伤或引起误动作..
1
NTC热敏电阻是按不同用途分别进行设计的..若要用于规定以外的用途时;请就使用环境条件与本公司联系洽谈..
2
设计设备时;请进行NTC热敏电阻贴装评估试验;确认无异常后再使用..
3
请勿在过高的功率下使用NTC热敏电阻..
4
由于自身发热导致电阻值下降时;可能会引起温度检测精度降低、设备功能故障;故使用时请参考散热系数;注意NTC热敏电阻的外加功率及电压..
5
请勿在使用温度范围以外使用..
6
请勿施加超出使用温度范围上下限的急剧温度变化..
7
将NTC热敏电阻作为装置的主控制元件单独使用时;为防止事故发生;请务必采取设置“安全电路”、“同时使用具有同等功能的NTC热敏电阻”等周全的安全措施..
8
在有噪音的环境中使用时;请采取设置保护电路及屏蔽NTC热敏电阻包括导线的措施..
9
在高湿环境下使用护套型NTC热敏电阻时;应采取仅护套头部暴露于环境水中、湿气中、而护套开口部不会直接接触到水及蒸气的设计..
10
请勿施加过度的振动、冲击及压力..
11
请勿过度拉伸及弯曲导线..
12
请勿在绝缘部和电极间施加过大的电压..否则;可能会产生绝缘不良现象..
13
配线时应确保导线端部含连接器不会渗入“水”、“蒸气”、“电解质”等;否则会造成接触不良..
14
请勿在腐蚀性气体的环境CI2、NH3、SOX、NOX以及会接触到电解质、盐水、酸、碱、有机溶剂的场所中使用..
15
金属腐蚀可能会造成设备功能故障;故在选择材质时;应确保金属护套型及螺钉紧固型NTC热敏电阻与安装的金属件之间不会产生接触电位差..