2.6 负温度系数热敏电阻

2.6.1负温度系数热敏电阻性能

负温度系数（NTC）热敏电阻是一种氧化物的复合烧结体，其电阻值随温度的增加而减小。其外形结构有多种形式，如图2-21所示，做成传感器时还需要封装和用长导线引出。

与金属热电阻相比，负温度系数（NTC）热敏电阻的特点如下。

（1）电阻温度系数大，约为金属热电阻的10倍。

（2）结构简单、体积小，可测点温。

（3）电阻率高，热惯性小，适用于动态测量。

（4）易于维护和进行远距离控制。

（5）制造简单，使用寿命长。

（6）互换性差，非线性严重。

2.6.2 负温度系数热敏电阻温度方程

由半导体电子学可知，半导体材料的电阻率热敏电阻值ρ具有随温度变化的性质，即：

实验和理论表明，具有负温度系数的半导体材料的电阻率ρ随温度升高而减小，这样，就可以用式（2-19）所示的经验公式来描述：

2.6.3 负温度系数热敏电阻主要特性

1．标称阻值

厂家通常将热敏电阻25℃时的零功率电阻值作为R0，称为额定电阻值或标称阻值，记作R25, 85℃时的电阻值R85作为RT。标称阻值常在热敏电阻上标出。热敏电阻上标出的标称阻值与用万能表测出的读数不一定相等。这是由于标称阻值是用专用仪器在25℃时，并且在无功率发热的情况下测得的；而用万用表测量时有一定的电流通过热敏电阻而产生热量，且测量时不可能正好是25℃，所以不可避免地产生误差。

2．B值

将热敏电阻25℃时的零功率电阻值R0和85℃时的零功率电阻值RT，以及25℃和85℃的绝对温度T0=298 K和TT=358 K代入负温度系数热敏电阻温度方程，可得：

用式（2-20）计算获得的B值称为热敏电阻常数，是表征负温度系数热敏电阻热灵敏度的量，单位为K。B值越大，负温度系数热敏电阻的热灵敏度越高。

3．电阻温度系数σ

热敏电阻在其自身温度变化1℃时，电阻值的相对变化量称为热敏电阻的电阻温度系数σ。

由式（2-21）可知以下两点。

（1）热敏电阻的温度系数为负值。

（2）温度减小，电阻温度系数σ增大。在低温时，负温度系数热敏电阻的温度系数比金属热电阻丝高得多，故常用于低温测量（-100～300℃）。通常给出的是25℃时的温度系数，单位为℃-1。

4．额定功率

额定功率是指负温度系数热敏电阻在环境温度为25℃，相对湿度为45%～80%，大气压为0.87～1.07 bar（87～107 kPa）的条件下，长期连续负荷所允许的耗散功率。

5．耗散系数δ

耗散系数δ是负温度系数热敏电阻流过电流消耗的热功率（W）与自身温升值（T-T0）之比，单位为W·℃-1。

当流过热敏电阻的电流很小，不足以使之发热时，电阻值只决定于环境温度，用于环境温度测量误差很小。当流过热敏电阻的电流达到一定值时，热敏电阻自身温度会明显升高，测量环境温度时，要注意消除由于热敏电阻自身的温升而带来的测量误差。

6．热时间常数τ

负温度系数热敏电阻在零功率条件下放入环境温度中，不可能立即变为与环境温度同温度。热敏电阻本身的温度在放入环境温度之前的初始值和达到与环境温度同温度的最终值之间改变63.2%所需的时间叫做热时间常数，用τ表示。