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貼片式壓敏電阻

產(chǎn)品分類 產(chǎn)品系列 詳細(xì)資料
片式壓敏電阻 多層片式壓敏電阻器
片式 NTC 熱敏電阻
產(chǎn)品類型 產(chǎn)品系列 詳細(xì)資料
片式 NTC 熱敏電阻
片式線性NTC熱敏電阻器
片式負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器

片式壓敏電阻/片式熱敏電阻

片式壓敏電阻器 【Multilayer Chip Varistor】

全稱:疊層片式片式壓敏電阻器,簡稱:片式壓敏電阻,英文縮寫:MLV。
主要規(guī)格尺寸,按公制標(biāo)準(zhǔn)分為:100505、160808、201209、321609、322513、451616、453215、8063、1080等。
額定工作電壓:DC3.3V~385V。壓敏電壓精度選擇:±10%、±15%、±20%。

壓敏電阻器是一種對電壓敏感的電阻器,具有對稱的伏安特性,其阻值隨著電壓上升呈非線性下降,當(dāng)電壓在一定范圍內(nèi)進(jìn)一步上升時,這種短路現(xiàn)象更加劇烈,從而對被保護(hù)電路(元件)起到保護(hù)作用。

疊層片式壓敏電阻器是采用先進(jìn)的疊層片式化技術(shù)制造的半導(dǎo)體陶瓷元件,它不僅具有上述的電路保護(hù)特性,同時也是一種浪涌電壓抑制器,具有優(yōu)良的浪涌能量吸收能力及內(nèi)部散熱能力,其寄生電感非常小,響應(yīng)速度非常快(響應(yīng)時間<0.5ns),因此它具有優(yōu)良的ESD及各種浪涌噪聲的抑制能力。

目前,我們主要提供以下系列片式壓敏電阻產(chǎn)品:
通用型系列、高速型系列、高耐能型系列以及片式壓敏電阻器排(CAV)系列。

片式NTC熱敏電阻【Chip NTC Thermistor】

片式疊層NTC熱敏電阻
全稱:片式疊層負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器,簡稱:片式NTC。
主要規(guī)格尺寸,按英制標(biāo)準(zhǔn)分為:0402、 0603、0805、1206等。
B值范圍:3000~4650,B值精度:±0.5~5%
標(biāo)稱電阻值(指25℃時的零功率電阻)范圍:220R~4.7mR,阻值精度:±0.5~10%。

NTC是Negative Temperature Coefficient 的縮寫,即負(fù)溫度系數(shù),NTC熱敏電阻器就是一種負(fù)溫度系數(shù)的電阻器,其阻值隨環(huán)境溫度的升高而降低。它是由二種或四種鐵、鈷、鎳、錳或銅等金屬氧化物為主要材料,這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)(因為在導(dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料),當(dāng)溫度低時,內(nèi)部的載流子(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。片式NTC是采用疊層獨(dú)石結(jié)構(gòu),經(jīng)過成型并在高溫(1200~1500℃)燒結(jié)而成。

片式厚膜線性NTC熱敏電阻
片式厚膜型線性熱敏電阻器采用厚膜印刷工藝,其外觀和使用都與普通片式電阻完全一樣,與傳統(tǒng)的片式疊層NTC熱敏電阻器相比,主要的優(yōu)點(diǎn)在于:片式厚膜型NTC熱敏電阻器的NTC功能層是印刷在AL2O3陶瓷基板上,全部使用玻璃釉或環(huán)氧包封,使其機(jī)械性能(下彎度3mm,傳統(tǒng)疊層片式NTC下彎度1mm)和耐腐蝕性能領(lǐng)先于傳統(tǒng)流延片式NTC熱敏電阻器,其NTC功能層厚度只有幾十微米,只有傳統(tǒng)流延NTC熱敏電阻器功能層厚度的1/100,使其具有卓越的響應(yīng)速度、熱時間常數(shù)(0402型τ≤1S),傳統(tǒng)疊層片式NTC的響應(yīng)時間一般>3S。


  
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片式壓敏電阻器選購常識

什么是壓敏電阻及其分類和主要參數(shù)?
壓敏電阻的測量:
壓敏電阻標(biāo)稱參數(shù) ?
壓敏電阻器的應(yīng)用原理 ?
壓敏電阻選用經(jīng)驗談
壓敏電阻的應(yīng)用在哪里?
氧化鋅壓敏電阻存在的問題?
什么是熱敏電阻器?
熱敏電阻器有幾種?如何分類?
熱敏電阻其主要類型和參數(shù)有哪些?
 

什么是壓敏電阻及其分類和主要參數(shù)?

壓敏電阻器(VSR)(varistor; voltage-dependent resistor) ——型號MY:

文字符號: “RV”或“R”

結(jié)構(gòu)——根據(jù)半導(dǎo)體材料的非線性特性制成的。

特性——壓敏電阻器的電壓與電流不遵守歐姆定律,而成特殊的非線性關(guān)系。當(dāng)兩端所加電壓低于標(biāo) 稱額定電壓值時,壓敏電阻器的電阻值接近無窮大,內(nèi)部幾乎無電流流過;當(dāng)兩端所加電壓略高于標(biāo)稱額定電壓值時,壓敏電阻器將迅速擊穿導(dǎo)通,并由高阻狀態(tài)變 為低阻狀態(tài),工作電流也急劇增大;當(dāng)兩端所加電壓低于標(biāo)稱額定電壓值時,壓敏電阻器又恢復(fù)為高阻狀態(tài);當(dāng)兩端所加電壓超過最大限制電壓值時,壓敏電阻器將 完全擊穿損壞,無法再自行恢復(fù)。

作用與應(yīng)用——廣泛應(yīng)用于家用電器及其它電子產(chǎn)品中,起過電壓保護(hù)、防雷、抑制浪涌電流、吸收尖峰脈沖、限幅、高壓滅弧、消噪、保護(hù)半導(dǎo)體元器件等。

壓敏電阻器的種類:

1) 按結(jié)構(gòu)分類:
● 結(jié)型壓敏電阻器——因電阻體與金屬電極之間的特殊接觸,才具有了非線性特性。
● 體型壓敏電阻器——因電阻體本身的半導(dǎo)體性質(zhì),才具有了非線性特性。
● 單顆粒層壓敏電阻器
● 薄膜壓敏電阻器

2)按使用材料分類:
● 氧化鋅壓敏電阻器
● 碳化硅壓敏電阻器
● 金屬氧化物壓敏電阻器
● 鍺(硅)壓敏電阻器
● 鈦酸鋇壓敏電阻器

3)按伏安特性分類:
● 對稱型壓敏電阻器(無極性)
● 非對稱型壓敏電阻器(有極性)
⑦ 壓敏電阻器的主要參數(shù):除標(biāo)稱阻值、額定功率和允許偏差等基本指標(biāo)外,還有如下指標(biāo):
1)標(biāo)稱電壓(V):指通過1mA直流電流時壓敏電阻器兩端的電壓值。
2)電壓比:指壓敏電阻器的電流為1mA時產(chǎn)生的電壓值與壓敏電阻器的電流為0.1mA時產(chǎn)生的電壓值之比。
3)最大限制電壓(V):指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值。
4)殘壓比:通過壓敏電阻器的電流為某一值時,在它兩端所產(chǎn)生的電壓稱為這一電流值的殘壓。殘壓比則是殘壓與標(biāo)稱電壓之比。
5)通流容量(kA):通流容量也稱通流量,是指在規(guī)定的條件(規(guī)定的時間間隔和次數(shù),施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流)下,允許通過壓敏電阻器上的最大脈沖(峰值)電流值。
6)漏電流(mA):漏電流也稱等待電流,是指壓敏電阻器在規(guī)定的溫度和最大直流電壓下,流過壓敏電阻器電流。
7)電壓溫度系數(shù):指在規(guī)定的溫度范圍(溫度為20℃~70℃)內(nèi),壓敏電阻器標(biāo)稱電壓的變化率,即在通過壓敏電阻器的電流保持恒定時,溫度改變1℃時,壓敏電阻器兩端電壓的相對變化。
8)電流溫度系數(shù):指在壓敏電阻器的兩端電壓保持恒定時,溫度改變1℃時,流過壓敏電阻器電流的相對變化。
9)電壓非線性系數(shù):指壓敏電阻器在給定的外加電壓作用下,其靜態(tài)電阻值與動態(tài)電阻值之比。
10)絕緣電阻:指壓敏電阻器的引出線(引腳)與電阻體絕緣表面之間的電阻值。
11)靜態(tài)電容量(PF):指壓敏電阻器本身固有的電容容量。


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壓敏電阻的測量:
壓敏電阻一般并聯(lián)在電路中使用,當(dāng)電阻兩端的電壓發(fā)生急劇變化時,電阻短路將電流保險絲熔斷,起到保護(hù)作用。壓敏電阻在電路中,常用于電源過壓保護(hù)和穩(wěn)壓。測量時將萬用表置10k檔,表筆接于電阻兩端,萬用表上應(yīng)顯示出壓敏電阻上標(biāo)示的阻值,如果超出這個數(shù)值很大,則說明壓敏電阻已損壞。

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壓敏電阻標(biāo)稱參數(shù) :


壓敏電阻用字母“MY”表示,如加J為家用,后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K分別用于穩(wěn)壓、過壓保護(hù)、高頻電路、防雷、滅弧、消噪、補(bǔ)償、消磁、高能或高可靠等方面。壓敏電阻雖然能吸收很大的浪涌電能量,但不能承受毫安級以上的持續(xù)電流,在用作過壓保護(hù)時必須考慮到這一點(diǎn)。壓敏電阻的選用,一般選擇標(biāo)稱壓敏電壓V1mA和通流容量兩個參數(shù)。

 1、所謂壓敏電壓,即擊穿電壓或閾值電壓。指在規(guī)定電流下的電壓值,大多數(shù)情況下用1mA直流電流通入壓敏電阻器時測得的電壓值,其產(chǎn)品的壓敏電 壓范圍可以從10-9000V不等??筛鶕?jù)具體需要正確選用。一般V1mA=1.5Vp=2.2VAC,式中,Vp為電路額定電壓的峰值。VAC為額定交 流電壓的有效值。ZnO壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要的,它關(guān)系到保護(hù)效果與使用壽命。如一臺用電器的額定電源電壓為220V,則壓敏電阻電壓值 V1mA=1.5Vp=1.5××220V=476V,V1mA=2.2VAC=2.2×220V=484V,因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在470- 480V之間。

  2、所謂通流容量,即最大脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為25℃情況下,對于規(guī)定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而 言,壓敏電壓的變化不超過± 10%時的最大脈沖電流值。為了延長器件的使用壽命,ZnO壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊中給出的產(chǎn)品最大通流量。然而從保護(hù)效果出發(fā),要求所 選用的通流量大一些好。在許多情況下,實際發(fā)生的通流量是很難精確計算的,則選用2-20KA的產(chǎn)品。如手頭產(chǎn)品的通流量不能滿足使用要求時,可將幾只單 個的壓敏電阻并聯(lián)使用,并聯(lián)后的壓敏電不變,其通流量為各單只壓敏電阻數(shù)值之和。要求并聯(lián)的壓敏電阻伏安特性盡量相同,否則易引起分流不均勻而損壞壓敏電 阻。


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壓敏電阻器的應(yīng)用原理 :

壓敏電阻器是一種具有瞬態(tài)電壓抑制功能的元件,可以用來代替瞬態(tài)抑制二極管、齊納二極管和電容器的組合。壓敏電阻器可以對IC及其它設(shè)備的電路進(jìn)行保護(hù), 防止因靜電放電、浪涌及其它瞬態(tài)電流(如雷擊等)而造成對它們的損壞。使用時只需將壓敏電阻器并接于被保護(hù)的IC或設(shè)備電路上,當(dāng)電壓瞬間高于某一數(shù)值 時,壓敏電阻器阻值迅速下降,導(dǎo)通大電流,從而保護(hù)IC或電器設(shè)備;當(dāng)電壓低于壓敏電阻器工作電壓值時,壓敏電阻器阻值極高,近乎開路,因而不會影響器件 或電器設(shè)備的正常工作。

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壓敏電阻選用經(jīng)驗談

選用壓敏電阻器前,應(yīng)先了解以下相關(guān)技術(shù)參數(shù):標(biāo)稱電壓是指在規(guī)定的溫度和直流電流下,壓敏電阻器兩端的電壓值。漏電流是指在25℃條件下,當(dāng)施加最大連續(xù)直流電壓時,壓敏電阻器中流過的電流值。等級電壓是指壓敏電阻中通過8/20等級電流脈沖時在其兩端呈現(xiàn)的電壓峰值。通流量是表示施加規(guī)定的脈沖電流(8/20μs)波形時的峰值電流。浪涌環(huán)境參數(shù)包括最大浪涌電流Ipm(或最大浪涌電壓Vpm和浪涌源阻抗Zo)、浪涌脈沖寬度Tt、相鄰兩次浪涌的最小時間間隔Tm以及在壓敏電阻器的預(yù)定工作壽命期內(nèi),浪涌脈沖的總次數(shù)N等。 3.1 標(biāo)稱電壓選取 一般地說,壓敏電阻器常常與被保護(hù)器件或裝置并聯(lián)使用,在正常情況下,壓敏電阻器兩端的直流或交流電壓應(yīng)低于標(biāo)稱電壓,即使在電源波動情況最壞時,也不應(yīng)高于額定值中選擇的最大連續(xù)工作電壓,該最大連續(xù)工作電壓值所對應(yīng)的標(biāo)稱電壓值即為選用值。對于過壓保護(hù)方面的應(yīng)用,壓敏電壓值應(yīng)大于實際電路的電壓值,一般應(yīng)使用下式進(jìn)行選擇: VmA=av/bc 式中:a為電路電壓波動系數(shù),一般取1.2;v為電路直流工作電壓(交流時為有效值);b為壓敏電壓誤差,一般取0.85;c為元件的老化系數(shù),一般取0.9; 這樣計算得到的VmA實際數(shù)值是直流工作電壓的1.5倍,在交流狀態(tài)下還要考慮峰值,因此計算結(jié)果應(yīng)擴(kuò)大1.414倍。另外,選用時還必須注意: (1) 必須保證在電壓波動最大時,連續(xù)工作電壓也不會超過最大允許值,否則將縮短壓敏電阻的使用壽命; (2) 在電源線與大地間使用壓敏電阻時,有時由于接地不良而使線與地之間電壓上升,所以通常采用比線與線間使用場合更高標(biāo)稱電壓的壓敏電阻器。 壓敏電阻所吸收的浪涌電流應(yīng)小于產(chǎn)品的最大通流量。

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壓敏電阻的應(yīng)用在哪里?

電路浪涌和瞬變防護(hù)時的電路。對于壓敏電阻的應(yīng)用連接,大致可分為四種類型:
第一種類型是電源線之間或電源線和大地之間的連接,作為壓敏電阻 器,最具有代表性的使用場合是在電源線及長距離傳輸?shù)男盘柧€遇到雷擊而使導(dǎo)線存在浪涌脈沖等情況下對電子產(chǎn)品起保護(hù)作用。一般在線間接入壓敏電阻器可對線 間的感應(yīng)脈沖有效,而在線與地間接入壓敏電阻則對傳輸線和大地間的感應(yīng)脈沖有效。若進(jìn)一步將線間連接與線地連接兩種形式組合起來,則可對浪涌脈沖有更好的 吸收作用。
第二種類型為負(fù)荷中的連接,它主要用于對感性負(fù)載突然開閉引起的感應(yīng)脈沖進(jìn)行吸收,以防止元件受到破壞。一般來說,只要并聯(lián)在感性負(fù)載上就可以了,但根據(jù)電流種類和能量大小的不同,可以考慮與R-C串聯(lián)吸收電路合用。
第三種類型是接點(diǎn)間的連接,這種連接主要是為了防止感應(yīng)電荷開關(guān)接點(diǎn)被電弧燒壞的情況發(fā)生,一般與接點(diǎn)并聯(lián)接入壓敏電阻器即可。
第四種類型主要用于半導(dǎo)體器件的保護(hù)連接,這種連接方式主要用于可控硅、大功率三極管等半導(dǎo)體器件,一般采用與保護(hù)器件并聯(lián)的方式,以限制電壓低于被保護(hù)器件的耐壓等級,這對半導(dǎo)體器件是一種有效的保護(hù)。
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什么是熱敏電阻器?

熱敏電阻是開發(fā)早、種類多、發(fā)展較成熟的敏感元器件.熱敏電阻由半導(dǎo)體陶瓷材料組成,利用的原理是溫度引起電阻變化.若電子和空穴的濃度分別為n、p,遷移率分別為μn、μp,則半導(dǎo)體的電導(dǎo)為: σ=q(nμn+pμp) 因為n、p、μn、μp都是依賴溫度T的函數(shù),所以電導(dǎo)是溫度的函數(shù),因此可由測量電導(dǎo)而推算出溫度的高低,并能做出電阻-溫度特性曲線.這就是半導(dǎo)體熱敏電阻的工作原理. 熱敏電阻包括正溫度系數(shù)(PTC)和負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻,以及臨界溫度熱敏電阻(CTR).它們的電阻-溫度特性如圖1所示.熱敏電阻的主要特點(diǎn)是:
①靈敏度較高,其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10~100倍以上,能檢測出10-6℃的溫度變化;
②工作溫度范圍寬,常溫器件適用于- 55℃~315℃,高溫器件適用溫度高于315℃(目前最高可達(dá)到2000℃),低溫器件適用于-273℃~55℃;
③體積小,能夠測量其他溫度計無法測量的空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度;
④使用方便,電阻值可在0.1~100kΩ間任意選擇;
⑤易加工成復(fù)雜的形狀,可大批量生產(chǎn);
⑥穩(wěn)定性好、過載能力強(qiáng). 由于半導(dǎo)體熱敏電阻有獨(dú)特的性能,所以在應(yīng)用方面,它不僅可以作為測量元件(如測量溫度、流量、液位等),還可以作為控制元件(如熱敏開關(guān)、限流器)和電路補(bǔ)償元件.熱敏電阻廣泛用于家用電器、電力工業(yè)、通訊、軍事科學(xué)、宇航等各個領(lǐng)域,發(fā)展前景極其廣闊.

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熱敏電阻器有幾種?如何分類?

一、PTC熱敏電阻
PTC(Positive Temperature Coeff1Cient)是指在某一溫度下電阻急劇增加、具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象或材料,可專門用作恒定溫度傳感器.該材料是以BaTiO3或 SrTiO3或PbTiO3為主要成分的燒結(jié)體,其中摻入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物進(jìn)行原子價控制而使之半導(dǎo)化,常將這種半導(dǎo)體化 的BaTiO3等材料簡稱為半導(dǎo)(體)瓷;同時還添加增大其正電阻溫度系數(shù)的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物,采用一般陶瓷工藝成 形、高溫?zé)Y(jié)而使鈦酸鉑等及其固溶體半導(dǎo)化,從而得到正特性的熱敏電阻材料.其溫度系數(shù)及居里點(diǎn)溫度隨組分及燒結(jié)條件(尤其是冷卻溫度)不同而變化.
鈦酸鋇晶體屬于鈣鈦礦型結(jié)構(gòu),是一種鐵電材料,純鈦酸鋇是一種絕緣材料.在鈦酸鋇材料中加入微量稀土元素,進(jìn)行適當(dāng)熱處理后,在居里溫度附近,電阻率陡增 幾個數(shù)量級,產(chǎn)生PTC效應(yīng),此效應(yīng)與BaTiO3晶體的鐵電性及其在居里溫度附近材料的相變有關(guān).鈦酸鋇半導(dǎo)瓷是一種多晶材料,晶粒之間存在著晶粒間界 面.該半導(dǎo)瓷當(dāng)達(dá)到某一特定溫度或電壓,晶體粒界就發(fā)生變化,從而電阻急劇變化.
鈦酸鋇半導(dǎo)瓷的PTC效應(yīng)起因于粒界(晶粒間界).對于導(dǎo)電電子來說,晶粒間界面相當(dāng)于一個勢壘.當(dāng)溫度低時,由于鈦酸鋇內(nèi)電場的作用,導(dǎo)致電子極容易越 過勢壘,則電阻值較?。?dāng)溫度升高到居里點(diǎn)溫度(即臨界溫度)附近時,內(nèi)電場受到破壞,它不能幫助導(dǎo)電電子越過勢壘.這相當(dāng)于勢壘升高,電阻值突然增大, 產(chǎn)生PTC效應(yīng).鈦酸鋇半導(dǎo)瓷的PTC效應(yīng)的物理模型有海望表面勢壘模型、丹尼爾斯等人的鋇缺位模型和疊加勢壘模型,它們分別從不同方面對PTC效應(yīng)作出 了合理解釋.
實驗表明,在工作溫度范圍內(nèi),PTC熱敏電阻的電阻-溫度特性可近似用實驗公式表示:
RT=RT0expBp(T-T0)
式中RT、RT0表示溫度為T、T0時電阻值,Bp為該種材料的材料常數(shù).
PTC效應(yīng)起源于陶瓷的粒界和粒界間析出相的性質(zhì),并隨雜質(zhì)種類、濃度、燒結(jié)條件等而產(chǎn)生顯著變化.最近,進(jìn)入實用化的熱敏電阻中有利用硅片的硅溫度敏感元件,這是體型且精度高的PTC熱敏電阻,由n型硅構(gòu)成,因其中的雜質(zhì)產(chǎn)生的電子散射隨溫度上升而增加,從而電阻增加.
PTC熱敏電阻于1950年出現(xiàn),隨后1954年出現(xiàn)了以鈦酸鋇為主要材料的PTC熱敏電阻.PTC熱敏電阻在工業(yè)上可用作溫度的測量與控制,也用于汽車 某部位的溫度檢測與調(diào)節(jié),還大量用于民用設(shè)備,如控制瞬間開水器的水溫、空調(diào)器與冷庫的溫度,利用本身加熱作氣體分析和風(fēng)速機(jī)等方面.下面簡介一例對加熱 器、馬達(dá)、變壓器、大功率晶體管等電器的加熱和過熱保護(hù)方面的應(yīng)用。
PTC熱敏電阻除用作加熱元件外,同時還能起到“開關(guān)”的作用,兼有敏感元件、加熱器和開關(guān)三種功能,稱之為“熱敏開關(guān)”,如圖2和3所示.電流通過元件 后引起溫度升高,即發(fā)熱體的溫度上升,當(dāng)超過居里點(diǎn)溫度后,電阻增加,從而限制電流增加,于是電流的下降導(dǎo)致元件溫度降低,電阻值的減小又使電路電流增 加,元件溫度升高,周而復(fù)始,因此具有使溫度保持在特定范圍的功能,又起到開關(guān)作用.利用這種阻溫特性做成加熱源,作為加熱元件應(yīng)用的有暖風(fēng)器、電烙鐵、 烘衣柜、空調(diào)等,還可對電器起到過熱保護(hù)作用.
二、NTC熱敏電阻
NTC(Negative Temperature Coeff1Cient)是指隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料.該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵、鎳、鋅等兩種或兩種 以上的金屬氧化物進(jìn)行充分混合、成型、燒結(jié)等工藝而成的半導(dǎo)體陶瓷,可制成具有負(fù)溫度系數(shù)(NTC)的熱敏電阻.其電阻率和材料常數(shù)隨材料成分比例、燒結(jié) 氣氛、燒結(jié)溫度和結(jié)構(gòu)狀態(tài)不同而變化.現(xiàn)在還出現(xiàn)了以碳化硅、硒化錫、氮化鉭等為代表的非氧化物系NTC熱敏電阻材料.
NTC熱敏半導(dǎo)瓷大多是尖晶石結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)的氧化物陶瓷,具有負(fù)的溫度系數(shù),電阻值可近似表示為:
式中RT、RT0分別為溫度T、T0時的電阻值,Bn為材料常數(shù).陶瓷晶粒本身由于溫度變化而使電阻率發(fā)生變化,這是由半導(dǎo)體特性決定的.
NTC熱敏電阻器的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的階段.1834年,科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了硫化銀有負(fù)溫度系數(shù)的特性.1930年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)氧化亞銅-氧化銅也具有負(fù)溫度 系數(shù)的性能,并將之成功地運(yùn)用在航空儀器的溫度補(bǔ)償電路中.隨后,由于晶體管技術(shù)的不斷發(fā)展,熱敏電阻器的研究取得重大進(jìn)展.1960年研制出了N1C熱 敏電阻器.NTC熱敏電阻器廣泛用于測溫、控溫、溫度補(bǔ)償?shù)确矫妫旅娼榻B一個溫度測量的應(yīng)用實例,NTC熱敏電阻測溫用原理如圖4所示.
它的測量范圍一般為-10~+300℃,也可做到-200~+10℃,甚至可用于+300~+1200℃環(huán)境中作測溫用.RT為NTC熱敏電阻器;R2和 R3是電橋平衡電阻;R1為起始電阻;R4為滿刻度電阻,校驗表頭,也稱校驗電阻;R7、R8和W為分壓電阻,為電橋提供一個穩(wěn)定的直流電源.R6與表頭 (微安表)串聯(lián),起修正表頭刻度和限制流經(jīng)表頭的電流的作用.R5與表頭并聯(lián),起保護(hù)作用.在不平衡電橋臂(即R1、RT)接入一只熱敏元件RT作溫度傳 感探頭.由于熱敏電阻器的阻值隨溫度的變化而變化,因而使接在電橋?qū)蔷€間的表頭指示也相應(yīng)變化.這就是熱敏電阻器溫度計的工作原理.

熱敏電阻器溫度計的精度可以達(dá)到0.1℃,感溫時間可少至10s以下.它不僅適用于糧倉測溫儀,同時也可應(yīng)用于食品儲存、醫(yī)藥衛(wèi)生、科學(xué)種田、海洋、深井、高空、冰川等方面的溫度測量.

三、CTR熱敏電阻

臨界溫度熱敏電阻CTR(Crit1Cal Temperature Resistor)具有負(fù)電阻突變特性,在某一溫度下,電阻值隨溫度的增加激劇減小,具有很大的負(fù)溫度系數(shù).構(gòu)成材料是釩、鋇、鍶、磷等元素氧化物的混合 燒結(jié)體,是半玻璃狀的半導(dǎo)體,也稱CTR為玻璃態(tài)熱敏電阻.驟變溫度隨添加鍺、鎢、鉬等的氧化物而變.這是由于不同雜質(zhì)的摻入,使氧化釩的晶格間隔不同造 成的.若在適當(dāng)?shù)倪€原氣氛中五氧化二釩變成二氧化釩,則電阻急變溫度變大;若進(jìn)一步還原為三氧化二釩,則急變消失.產(chǎn)生電阻急變的溫度對應(yīng)于半玻璃半導(dǎo)體 物性急變的位置,因此產(chǎn)生半導(dǎo)體-金屬相移.CTR能夠作為控溫報警等應(yīng)用.

熱敏電阻的理論研究和應(yīng)用開發(fā)已取得了引人注目的成果.隨著高、精、尖科技的應(yīng)用,對熱敏電阻的導(dǎo)電機(jī)理和應(yīng)用的更深層次的探索,以及對性能優(yōu)良的新材料的深入研究,將會取得迅速發(fā)展.

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熱敏電阻的基本特性 :


NTC熱敏電阻是指具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。是使用單一高純度材料、具有 接近理論密度結(jié)構(gòu)的高性能陶瓷。因此,在實現(xiàn)小型化的同時,還具有電阻值、 溫度特性波動小、對各種溫度變化響應(yīng)快的特點(diǎn),可進(jìn)行高靈敏度、高精度的 檢測。本公司提供各種形狀、特性的小型、高可靠性產(chǎn)品,可滿足廣大客戶的 應(yīng)用需求。

電阻-溫度特性

熱敏電阻的電阻-溫度特性可近似地用式1表示。

(式1) R=R o exp {B(I/T-I/T o )}

R : 溫度T(K)時的電阻值
Ro : 溫度T0(K)時的電阻值
B : B 值
*T(K)= t(oC)+273.15


但實際上,熱敏電阻的B值并非是恒定的,其變化大小因材料構(gòu)成而異,最大甚至可達(dá)5K/°C。因此在較大的溫度范圍內(nèi)應(yīng)用式1時,將與實測值之間存在一定誤差。

此處,若將式1中的B值用式2所示的作為溫度的函數(shù)計算時,則可降低與實測值之間的誤差,可認(rèn)為近似相等。

(式2) B T =CT 2 +DT+E

上式中,C、D、E為常數(shù)。
另外,因生產(chǎn)條件不同造成的B值的波動會引起常數(shù)E發(fā)生變化,但常數(shù)C、D 不變。因此,在探討B(tài)值的波動量時,只需考慮常數(shù)E即可。




電阻值計算例:試根據(jù)電阻-溫度特性表,求25°C時的電阻值為5(kΩ),B值偏差為50(K)的熱敏電阻在10°C~30°C的電阻值。

步 驟

(1) 根據(jù)電阻-溫度特性表,求常數(shù)C、D、E。

T o =25+273.15 T 1 =10+273.15 T 2 =20+273.15 T 3 =30+273.15

(2) 代入B T =CT 2 +DT+E+50,求B T 。

(3) 將數(shù)值代入R=5exp {(B T I/T-I/298.15)},求R。
*T : 10+273.15~30+273.15

散熱系數(shù) (JIS-C2570)

散熱系數(shù)(δ)是指在熱平衡狀態(tài)下,熱敏電阻元件通過自身發(fā)熱使其溫度上升1°C時所需的功率。

產(chǎn)品目錄記載值為下列測定條件下的典型值。

    (1) 25°C靜止空氣中。
    (2) 軸向引腳、經(jīng)向引腳型在出廠狀態(tài)下測定。

額定功率(JIS-C2570)

在額定環(huán)境溫度下,可連續(xù)負(fù)載運(yùn)行的功率最大值。
產(chǎn)品目錄記載值是以25°C為額定環(huán)境溫度、由下式計算出的值。

(式) 額定功率=散熱系數(shù)×(最高使用溫度-25)

最大運(yùn)行功率

最大運(yùn)行功率=t×散熱系數(shù) … (3.3)
這是使用熱敏電阻進(jìn)行溫度檢測或溫度補(bǔ)償時,自身發(fā)熱產(chǎn)生的溫度上升容許值所對應(yīng)功率。(JIS中未定義。)容許溫度上升t°C時,最大運(yùn)行功率可由下式計算。

對應(yīng)環(huán)境溫度變化的熱響應(yīng)時間常數(shù)(JIS-C2570)

指在零負(fù)載狀態(tài)下,當(dāng)熱敏電阻的環(huán)境溫度發(fā)生急劇變化時,熱敏電阻元件產(chǎn)生最初溫度與最終溫度兩者溫度差的63.2%的溫度變化所需的時間。

熱敏電阻的環(huán)境溫度從T 1 變?yōu)門 2 時,經(jīng)過時間t與熱敏電阻的溫度T之間存在以下關(guān)系。

T= (T 1 -T 2 )exp(-t/τ)+T 2 ......(3.1)
(T 2 -T 1 ){1-exp(-t/τ)}+T 1 .....(3.2)
常數(shù)τ稱熱響應(yīng)時間常數(shù)。
上式中,若令t=τ時,則(T-T 1 )/(T 2 -T 1 )=0.632。



產(chǎn)品目錄記錄值為下列測定條件下的典型值。
    (1) 靜止空氣中環(huán)境溫度從50°C至25°C變化時,熱敏電阻的溫度變化至34.2°C所需時間。
    (2) 軸向引腳、徑向引腳型在出廠狀態(tài)下測定。

另外應(yīng)注意,散熱系數(shù)、熱響應(yīng)時間常數(shù)隨環(huán)境溫度、組裝條件而變化。

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熱敏電阻主要類型和參數(shù)有哪些?

熱敏電阻器 (thermistor)——型號MZ、MF:

是一種對溫度反應(yīng)較敏感、阻值會隨著溫度的變化而變化的非線性電阻器,通常由單晶、多晶半導(dǎo)體材料制成。

文字符號: “RT”或“R”

熱敏電阻器的種類:

A.按結(jié)構(gòu)及形狀分類——圓片形(片狀)、圓柱形(柱形)、圓圈形(墊圈形)等多種熱敏電阻器。

B.按溫度變化的靈敏度分類——高靈敏度型(突變型)、低靈敏度型(緩變型)熱敏電阻器。

C.按受熱方式分類——直熱式熱敏電阻器、旁熱式熱敏電阻器。

D.按溫變(溫度變化)特性分類——正溫度系數(shù)(PTC)、負(fù)正溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器。

熱敏電阻器的主要參數(shù): 除標(biāo)稱阻值、額定功率和允許偏差等基本指標(biāo)外,還有如下指標(biāo):
1)測量功率:指在規(guī)定的環(huán)境溫度下,電阻體受測量電源加熱而引起阻值變化不超過0.1%時所消耗的功率。
2)材料常數(shù):是反應(yīng)熱敏電阻器熱靈敏度的指標(biāo)。通常,該值越大,熱敏電阻器的靈敏度和電阻率越高。
3)電阻溫度系數(shù):表示熱敏電阻器在零功率條件下,其溫度每變化1℃所引起電阻值的相對變化量。
4)熱時間常數(shù):指熱敏電阻器的熱惰性。即在無功功率狀態(tài)下,當(dāng)環(huán)境溫度突變時,電阻體溫度由初值變化到最終溫度之差的63.2%所需的時間。
5)耗散系數(shù):指熱敏電阻器的溫度每增加1℃所耗散的功率。
6)開關(guān)溫度:指熱敏電阻器的零功率電阻值為最低電阻值兩倍時所對應(yīng)的溫度。
7)最高工作溫度:指熱敏電阻器在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下,長期連續(xù)工作時所允許承受的最高溫度。
8)標(biāo)稱電壓:指穩(wěn)壓用熱敏電阻器在規(guī)定的溫度下,與標(biāo)稱工作電流所對應(yīng)的電壓值。
9)工作電流:指穩(wěn)壓用熱敏電阻器在在正常工作狀態(tài)下的規(guī)定電流值。
10)穩(wěn)壓范圍:指穩(wěn)壓用熱敏電阻器在規(guī)定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定電壓的范圍值。
11)最大電壓:指在規(guī)定的環(huán)境溫度下,熱敏電阻器正常工作時所允許連續(xù)施加的最高電壓值。
12)絕緣電阻:指在規(guī)定的環(huán)境條件下,熱敏電阻器的電阻體與絕緣外殼之間的電阻值。

●正溫度系數(shù)熱敏電阻器(PTC—positive temperature coefficient thermistor)

結(jié)構(gòu)——用鈦酸鋇(BaTiO3)、鍶(Sr)、鋯(Zr)等材料制成的。
屬直熱式熱敏電阻器。
特性——電阻值與溫度變化成正比關(guān)系,即當(dāng)溫度升高時電阻值隨之增大。在常溫下,其電阻值較小,僅有幾歐姆~幾十歐姆;當(dāng)流經(jīng)它的電流超過額定值時,其電阻值能在幾秒鐘內(nèi)迅速增大至數(shù)百歐姆~數(shù)千歐姆以上。
作用與應(yīng)用——廣泛應(yīng)用于彩色電視機(jī)消磁電路、電冰箱壓縮機(jī)啟動電路及過熱或過電流保護(hù)等電路中、還可用于電驅(qū)蚊器和卷發(fā)器、電熱墊、暖器等小家電中。

●負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC—negative temperature coefficient thermistor)

結(jié)構(gòu)——用錳(Mn)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋁(Al)等金屬氧化物(具有半導(dǎo)體性質(zhì))或碳化硅(SiC)等材料采用陶瓷工藝制成的。
特性——電阻值與溫度變化成反比關(guān)系,即當(dāng)溫度升高時,電阻值隨之減小。
作用與應(yīng)用——廣泛應(yīng)用于電冰箱、空調(diào)器、微波爐、電烤箱、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等家電及辦公產(chǎn)品中,作溫度檢測、溫度補(bǔ)償、溫度控制、微波功率測量及穩(wěn)壓控制用。

 

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氧化鋅壓敏電阻存在的問題

   現(xiàn)有壓敏電阻在配方和性能上分為相互不能替代的兩大類:
1 高壓型壓敏電阻
高壓型壓敏電阻,其優(yōu)點(diǎn)是電壓梯度高(100~250V/mm)、大電流特性好(V10kA/V1mA≤1.4)但僅對窄脈寬(2≤ms)的過壓和浪涌有理想的防護(hù)能力,能量密度較小,(50~300)J/cm3。
2 高能型壓敏電阻
高能型壓敏電阻,其優(yōu)點(diǎn)是能量密度較大(300J/cm3~750J/cm3),承受長脈寬浪涌能力強(qiáng),但電壓梯度較低(20V/mm~500V/mm),大電流特性差(V10kA/V1mA>2.0)。
    這兩種配方的性能差別造成了許多應(yīng)用上的“死區(qū)”,在10kV電壓等級的輸配電系統(tǒng)中廣泛采用了真空開關(guān),由于它動作速度快、拉弧小,會在操作瞬間造成 極高過壓和浪涌能量,如果選用高壓型壓敏電阻加以保護(hù)(如避雷器),雖然它電壓梯度高、成本較低,但能量容量小,容易損壞;如果選用高能型壓敏電阻,雖然 它能量容量大,壽命較長,但電壓梯度低,成本太高,是前者的5~13倍。
   在中小功率變頻電源中,過壓保護(hù)的對象是功率半導(dǎo)體器件,它對壓 敏電阻的大電流特性和能量容量的要求都很嚴(yán)格,而且要同時做到元件的小型化。高能型壓敏電阻在能量容量上可以滿足要求,但大電流性能不夠理想,小直徑元件 的殘壓比較高,往往達(dá)不到限壓要求;高壓型壓敏電阻的大電流特性較好,易于小型化,但能量容量不夠,達(dá)不到吸能要求。中小功率變頻電源在這一領(lǐng)域壓敏電阻 的應(yīng)用幾乎還是空白。       
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