ntc熱敏電阻測(cè)溫原理

　　NTC是NegaTIve Temperature Coefficient 的縮寫，意思是負(fù)的溫度系數(shù)，泛指負(fù)溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。它是以錳（Mn）、鈷（Co）、鎳（Ni）、鋁（Al）、鋅（Zn）等兩種或者兩種以上高純度金屬氧化物為主要材料， 經(jīng)共同沉淀或水熱法合成的納米粉體材料，后經(jīng)球磨充分混合、等靜壓成型、高溫?zé)�結(jié)、半導(dǎo)體切片、劃片、玻封燒結(jié)或環(huán)氧包封等封結(jié)工藝制成的接近理論密度結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體電子陶瓷材料，這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。它具有電阻值隨著溫度的變化而相應(yīng)變化的特性。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在100~1500000歐姆，溫度系數(shù)-2%~-5%。其電阻率和材料參數(shù)（B值）隨材料成分比例、燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛和結(jié)構(gòu)狀不同而變化，這種具有負(fù)溫度系數(shù)特征的熱敏電阻具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、成本低等特點(diǎn)，NTC熱敏電阻器可廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流等場(chǎng)合。

　　ntc熱敏電阻測(cè)溫電路圖（一）

　　為了確保功率半導(dǎo)體元件、邏輯元件、微控制器和處理器正常運(yùn)行，必須極力避免過(guò)熱現(xiàn)象。憑借緊湊的尺寸（如EIA0402），新型SMDNTC熱敏電阻可直接置于微控制器及電路板上的其他熱點(diǎn)附近。由于焊點(diǎn)與電路板可形成良好的熱接觸，而且元件的自發(fā)熱微乎其微，因此新型熱敏電阻能夠?qū)Π雽?dǎo)體敏感部件進(jìn)行高精度溫度監(jiān)測(cè)。由于愛(ài)普科斯（EPCOS）SMDNTC熱敏電阻具有極高的耐熱沖擊性能，因此該系列熱敏電阻不僅適合回流焊接工藝，而且適合波峰焊接。設(shè)計(jì)人員可將熱敏電阻放置在電路板底面，如微控制器背面，確保即使大尺寸微控制器也能形成極佳的熱接觸。下圖展示了典型的微控制器保護(hù)電路。

　　ntc熱敏電阻測(cè)溫電路圖（二）

　　在LED照明系統(tǒng)中，SMDNTC熱敏電阻既能幫助實(shí)現(xiàn)較高發(fā)光效率，也能延長(zhǎng)LED的使用壽命。LED光源效率很大程度上取決于半導(dǎo)體結(jié)的溫度。由于極端溫度將導(dǎo)致功率退化加快、光強(qiáng)減弱、色偏以及使用壽命顯著縮短，甚至導(dǎo)致LED系統(tǒng)完全損壞，而溫度過(guò)低則會(huì)導(dǎo)致發(fā)光效率降低，進(jìn)而導(dǎo)致每體積單位的流明值降低，因此客戶必須極力避免此類現(xiàn)象發(fā)生。為了獲得最大效率，溫度必須處于規(guī)定的最佳溫度范圍內(nèi)（典型的LED應(yīng)用為70℃至90℃）。

　　如果LED電路安裝了SMDNTC熱敏電阻，最佳工作溫度的每一次變化都會(huì)引起NTC部件阻值的顯著變化。經(jīng)過(guò)比較器評(píng)估，流經(jīng)LED的電流會(huì)隨即減少，LED的功率損耗也會(huì)隨之降低，進(jìn)而延長(zhǎng)使用壽命。下圖展示了相應(yīng)的電路。我們提供配備愛(ài)普科斯（EPCOS）SMDNTC熱敏電阻的樣品工具包，專供LED照明系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員使用。

　　除了標(biāo)準(zhǔn)系列，我們還開(kāi)發(fā)了汽車系列。新型汽車系列NTC熱敏電阻已通過(guò)AEC-Q200認(rèn)證，適合最高溫度+150℃的應(yīng)用，可用于ECU、空調(diào)系統(tǒng)等汽車電子設(shè)備及電池溫度監(jiān)測(cè)或充電系統(tǒng)。

　　ntc熱敏電阻測(cè)溫電路圖（三）

　　先進(jìn)的充電技術(shù)不僅需要電池具備盡可能大的容許溫度，而且還需確保最高容許溫度下的充電電流低于電池最大充電電流。當(dāng)充電電流導(dǎo)致電池達(dá)到溫度上限時(shí)，充電電池必須非常準(zhǔn)確地減小電流，避免發(fā)生損壞。電池溫度變化檢測(cè)越準(zhǔn)確、越迅速，充電電流調(diào)節(jié)就越精確、越快速。這一技術(shù)既能確保電池在最短的時(shí)間內(nèi)完成充電，也能避免電池過(guò)熱。

　　對(duì)于快速充電等應(yīng)用，有必要也測(cè)量環(huán)境溫度，以避免環(huán)境與電池之間的溫差過(guò)大。為此，客戶需將第二個(gè)NTC熱敏電阻直接置于至充電電路板上。下圖展示了此類典型電路。

　　ntc熱敏電阻測(cè)溫電路圖（四）

　　D-53為NTC熱敏電阻溫度傳感器（temperaturesensor）25度時(shí)電阻5K控溫范圍0-150度

　　ntc熱敏電阻測(cè)溫電路圖（五）

　　參見(jiàn)圖中所示的簡(jiǎn)單直流橋式電路，用于使用熱敏電阻生產(chǎn)廠家進(jìn)行精密測(cè)量。電阻R2和R3的正確選擇將消除ΔV的平均DC值。

　　ntc熱敏電阻測(cè)溫電路圖（六）

 

　　如圖2為熱敏電阻傳感器運(yùn)用同相放大電路進(jìn)行溫度測(cè)量的接口電路，該接口電路利用電阻器對(duì)熱敏電阻傳感器進(jìn)行線性化，接口電路有電壓模式和電阻模式。二者的作用都是實(shí)現(xiàn)線性化。圖2用固定電阻器R1就可以實(shí)現(xiàn)線性化，稱為電壓模式。

　　電阻R1將熱敏電阻的電壓拉升到參考電壓，一般它與ADC的參考電壓一致，因此如果ADC的參考電壓是5V，Vref也將是5V。熱敏電阻和電阻串聯(lián)產(chǎn)生分壓，其阻值變化使得節(jié)點(diǎn)處的電壓V1也產(chǎn)生變化，該電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。