同正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC)一樣,負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC)也是一種重要的熱敏電阻元件,也用于溫度檢測(cè)和補(bǔ)償。熱敏電阻器對(duì)溫度敏感,不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值,其中前者的電阻值隨溫度的升高而升高,后者的電阻值隨溫度的升高而降低。
在電子電路中,NTC熱敏電阻主要用于增益控制,是RC振蕩器穩(wěn)幅電路、延遲電路和保護(hù)電路的核心元件。具體應(yīng)用案例包括:移動(dòng)通信中晶體管、IC以及晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償,可充電電池的溫度傳感器,LCD的溫度補(bǔ)償,通用電子電路中的溫度補(bǔ)償,以及電池組、充電電路、打印頭、直流風(fēng)扇電機(jī)、家用電子設(shè)備的溫度檢測(cè)等。
在材料科技的發(fā)展下,NTC熱敏電阻的尺寸緊湊,還可快速響應(yīng)(精度可達(dá)0.1℃,感溫時(shí)間不到10s),測(cè)量范圍已經(jīng)從-10~+300℃發(fā)展到-200~+10℃,有的還可用于+300~+1200℃環(huán)境。
NTC熱敏電阻的電阻-溫度特性
NTC熱敏電阻一般采用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等材料的金屬氧化物進(jìn)行研磨混合,并燒結(jié)成具有一定電阻-溫度特性的功能陶瓷,其電阻率等特性隨材料成分及燒結(jié)工藝參數(shù)的不同而變化。
熱敏電阻阻值-溫度特性
其中,電阻-溫度特性是熱敏電阻的基本性能,電阻值相對(duì)于溫度呈指數(shù)級(jí)變化。每一攝氏度階躍時(shí)的電阻值對(duì)應(yīng)一定的典型電阻值,并用“R-低”和“R-高”分別表征電阻的下限和上限。
恒壓驅(qū)動(dòng)中的溫度感測(cè)電路
在最常用的溫度感測(cè)電路中,一個(gè)熱敏電阻和一個(gè)電阻器串聯(lián)連接,并施加以恒定電壓(Vin),這被稱為恒定電壓驅(qū)動(dòng)。此時(shí),熱敏電阻的分配電壓(Vout)可以通過(guò)公式“Vout = Vin x RNTC / ( RNTC + R ) ”進(jìn)行計(jì)算。
一種常用的溫度傳感電路圖
在寬泛的溫度檢測(cè)范圍中,可獲取顯著的電壓變化。該電壓變化可被視為溫度信息。具體地說(shuō),直接將熱敏電阻連接至微控制器裝置(MCU)的模擬-數(shù)字(A/D)端口上以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,可以通過(guò)MCU的邏輯將A/D轉(zhuǎn)換值視為溫度信息。例如,為了在一定溫度時(shí)顯示警告,需要編程MCU以便在檢測(cè)到A/D轉(zhuǎn)換值相當(dāng)于溫度時(shí)發(fā)出警告。
熱敏電阻電壓-溫度曲線圖
近幾年,熱敏電阻在材料技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下,業(yè)界對(duì)導(dǎo)電機(jī)理和應(yīng)用研究更深入,但熱敏電阻的阻值隨溫度的改變始終是非線性的,溫度測(cè)量時(shí)需要?jiǎng)?chuàng)建等效電壓進(jìn)行補(bǔ)償。如果要求元件具有高線性度,就要選擇特種材料(例如,金屬薄膜、厚膜玻璃釉)和特種工藝制作的元件。
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