熱敏電(diàn)阻的電(diàn)阻值會随溫度增加呈線性上升，外(wài)型爲爲軸向引線玻璃封裝結構，具有體(tǐ)積小(xiǎo)、結構堅固、外(wài)形标準化、高精度和快速反應等優點，并具有極強的穩定性、複現性，重複百萬次特性曲線不

變，可在高溫和高濕的惡劣環境下(xià)使用，常用于通訊、汽車(chē)、儀表、計算器、家電(diàn)等行業的溫度測量和控制，本文将介紹熱敏電(diàn)阻并介紹其相關應用。

關鍵詞:熱敏電(diàn)阻

一(yī)、 簡介：

熱敏電(diàn)阻(Thermistor， Thermal Resistor 之縮寫，簡稱 TSR)，它是一(yī)種對溫度（熱)相當敏感的電(diàn)阻，主要功能都是提供斷電(diàn)功能，類似于保險絲，與保險絲的差别在于，保險絲在電(diàn)流過大(dà)而斷電(diàn)後

無法恢復通電(diàn)功能，需要更換新的保險絲；熱敏電(diàn)阻因電(diàn)流異常而斷電(diàn)後，若電(diàn)流及溫度再次回復正常，即會自動恢復通電(diàn)功能，不必更換零件即可重複使用，達到保護電(diàn)子組件之目的。[2]熱敏電(diàn)阻使

用範圍相當廣，譬如:各類消費(fèi)性電(diàn)子、玩具、家用電(diàn)器、工(gōng)業測量産品以及個人計算機必須具備之量測設備，而「熱敏電(diàn)阻器」則是最容易取得的溫度感測組件。「熱敏電(diàn)阻器」能因環境溫度高低而改

變電(diàn)阻器值大(dà)小(xiǎo)。如果我(wǒ)們能了解它的特性，改進它的缺點，減少讀取溫度誤差加強其準确度，将可減少電(diàn)路損壞，不僅可降低廠商(shāng)成本，更可拓展其應用領域，廣泛應用在電(diàn)子、信息、通訊、家電(diàn)、

汽車、生(shēng)醫、航天等相關産業。[3]熱敏電(diàn)阻如同 RTD，均爲感熱性的半導體(tǐ)，且其電(diàn)阻将随溫度産生(shēng)變化。熱敏電(diàn)阻是由金屬氧化半導體(tǐ) (MOS) 材料所構成，并封閉于玻璃或環氧樹(shù)脂中(zhōng)。同時，熱敏

電(diàn)阻的額定電(diàn)阻 (Nominal resistance) 值一(yī)般均高于 RTD (從 2,000 ~ 10,000 Ù)，且可使用于較低的電(diàn)流。[

二、 熱敏電(diàn)阻種類及特性：

熱敏電(diàn)阻是一(yī)種電(diàn)阻值對溫度極爲敏感的半導體(tǐ)組件，因材質不同，它可分(fēn)爲正溫度系數(PTC, Positive Temperature Coefficient)及負溫度系數(NTC, Negative Temperature Coefficient)熱敏電(diàn)阻

兩種。[3]

(一(yī)) 正溫度系數(PTC)

依其所使用原料可分(fēn)爲陶瓷正溫度系數(CPTC，Ceramic PTC)熱敏電(diàn)阻及高分(fēn)子正溫度系數(PPTC，Polymeric PTC)熱敏電(diàn)阻兩類。 CPTC 熱敏電(diàn)阻是由钛酸鋇、二氧化钛

等材料添加少量稀土元素經高溫燒制成，這種組件于某段溫度範圍會維持穩定的低電(diàn)阻值，直至溫度高于材料承受的溫度時，其阻值就會大(dà)幅增加。

PPTC 熱敏電(diàn)阻主要是由聚乙稀及具導電(diàn)性的碳黑微粒所制成。當有過大(dà)電(diàn)流流過該器件時，它會因發熱而膨脹；其膨脹将使碳微粒分(fēn)散開(kāi)，阻抗增加。這使器件更快地發熱并膨脹得更大(dà)，阻抗再次增加

，使電(diàn)路中(zhōng)的電(diàn)流明顯地減少。當電(diàn)源和故障解除後，它将收縮到其原來的形狀，并恢復爲低阻抗狀态。

(二) 負溫度系數(NTC)

NTC 是以錳、钴、鎳和銅等金屬氧化物(wù)爲材料制造的半導體(tǐ)陶瓷組件，因這些金屬氧化物(wù)材料都具有半導體(tǐ)性質，其導電(diàn)方式類似鍺、矽等半導體(tǐ)，在溫度低時，這些氧化物(wù)材料的載流子(電(diàn)子)數目較

少，所以電(diàn)阻值較高；随着溫度上升，載流子數目增加，電(diàn)阻值随之下(xià)降。根據用途不同，NTC 熱敏電(diàn)阻器之形狀區分(fēn)爲圓球型、圓片型、棒球型、二極管型或片式等形狀。大(dà)部分(fēn)都具有高耐熱性、高

可靠性、高精度。用來作爲溫度測定、溫度控制或電(diàn)路的溫度補償。

三、 使用注意事項：

(一(yī)) 自熱問題

由于熱敏電(diàn)阻器是一(yī)個電(diàn)阻器，電(diàn)流流過它時會産生(shēng)一(yī)定的熱量，因此電(diàn)路設計人員(yuán)應确保串聯電(diàn)阻器足夠大(dà)，以防止熱敏電(diàn)阻器自熱過度，否則系統測量的是熱敏電(diàn)阻器發出的熱，而不是周圍環境的

溫度。

(二) 熱跑脫（Thermal runaway)現象

例如使用NTC的時候，電(diàn)阻随溫度上升而下(xià)降，将使流經NTC的電(diàn)流增加，此時NTC的功率損耗，電(diàn)流便以平方倍使功率損耗快速增加，功率損耗增加後，産生(shēng)的熱效應變大(dà)，溫度就随之上升，使得NTC的

的電(diàn)阻值再次下(xià)降，電(diàn)流接着又(yòu)增加，如此循環，最後因超過NTC負荷之瓦特數而燒掉。

(三) 累積誤差

熱敏電(diàn)阻器的電(diàn)阻會随溫度而變化。爲求準确度，設計電(diàn)路時要注意組件的精度，包括電(diàn)阻器、參考電(diàn)壓及熱敏電(diàn)阻器本身，仔細算出所有組件的累積誤差，以便和熱敏電(diàn)阻器的精度相配合。

(四) 反應速度不同

不同型号的熱敏電(diàn)阻器因溫度不同，所造成的電(diàn)阻器變化速度亦不同，故必須因應不同的用途，選擇不同型号的熱敏電(diàn)阻器。

四、 相關功能：

(一(yī)) 保護組件

例如高分(fēn)子正溫度系數熱敏電(diàn)阻（PPTC）是利用特殊的高分(fēn)子混合導電(diàn)的顆粒而形成導電(diàn)高分(fēn)子，在正常的環境溫度下(xià)，材料内部的導電(diàn)顆粒含形成低阻抗的結構，當溫度上升至材料的轉換溫度以上時

，高分(fēn)子的結構由結晶狀态變成非結晶态，并伴随着體(tǐ)積增加使導電(diàn)顆粒分(fēn)開(kāi)而使阻抗急遽增高當電(diàn)路中(zhōng)電(diàn)流突然增加， PPTC 熱敏電(diàn)阻溫度亦随之上升，當溫度上升超過轉折溫度(Tt)時，急遽增加的

阻抗可**突波電(diàn)流的大(dà)小(xiǎo)，進而達到保護組件的目的。

(二) 溫度補償

因負溫度系數熱敏電(diàn)阻(NTC)的電(diàn)阻值可以随溫度的上升而下(xià)降，将負溫度系數熱敏電(diàn)阻放(fàng)入電(diàn)路，沒有負溫度系數熱敏電(diàn)阻前之電(diàn)路總阻值含随溫度上升(Rc)，而加上負溫度系數熱敏電(diàn)阻做補償後，電(diàn)

路總阻值RTotal 不随溫度改變而有明顯變化。

(三) 液位傳感器

當電(diàn)流增加，NTC 熱敏電(diàn)阻産生(shēng)的熱使組件本身的溫度上升，并與環境進行熱交換。液位傳感器，是利用 NTC 熱敏電(diàn)阻在液體(tǐ)和空氣中(zhōng)的熱散失差異，當電(diàn)流增加，NTC 熱敏電(diàn)阻通以電(diàn)流後産生(shēng)焦耳熱

而升溫，其熱量傳導至周圍介質，平衡溫度将随介質種類而不同。利用此方法可檢知(zhī) NTC 熱敏電(diàn)阻在液體(tǐ)中(zhōng)或空氣中(zhōng)，以适時啓動警示燈。

五、 相關應用：

(一(yī)) 在電(diàn)池電(diàn)路中(zhōng)使用熱敏電(diàn)阻，就可以檢測過量的電(diàn)流或電(diàn)流的過熱，從而調整充電(diàn)的速率。其結果是，電(diàn)池開(kāi)始充電(diàn)時的電(diàn)流會比較大(dà)，這樣，在比較短的時間内就可以以較大(dà)的充電(diàn)電(diàn)流

快速充電(diàn)。而當将要達到臨界電(diàn)流或臨界溫度時，可以控制充電(diàn)的速度使之降低，然後，再比較平穩地完成充電(diàn)。

(二) 筆記本計算機越來越小(xiǎo)的尺寸也對工(gōng)程師進出了挑戰。計算機的主闆對溫度是非常敏感的，而主闆又(yòu)是非常接近發熱的電(diàn)源電(diàn)路，不斷提高的CPU主頻(pín)不僅提高了CPU的速度，也使得它的工(gōng)

作溫度更高了。在這種場合，表面封裝式熱敏電(diàn)阻既可以快速響應來進行過熱的保護，也比較容易使用，但有時也無法将熱敏電(diàn)阻安裝在需要的位置。将表面封裝式熱敏電(diàn)阻結合一(yī)種特殊形狀的帶狀線

可以将溫度敏感組件放(fàng)在特定的敏感點，從而進一(yī)步提高了保護的能力。

(三) 食品和藥品工(gōng)業在運輸過程中(zhōng)也使用溫度控制來保證産品的質量。爲了防止部分(fēn)或全部地損失藥品的有效性，有不少藥品在運輸中(zhōng)要精确地控制溫度和溫度。在運輸過程中(zhōng)溫度記錄器不斷

地管理着運輸的條件。典型的記錄器可能是一(yī)組放(fàng)在不同位置的測試卡，它可以包含内部熱敏電(diàn)阻組件，外(wài)部熱敏電(diàn)阻探針，或兩者兼而有之。

六、 讨論及結論：

長期以來，熱敏電(diàn)阻廣泛地用來測量水的溫度。現在，則有許多新的應用，這些應用中(zhōng)有許多是應用在豪華轎車(chē)中(zhōng)的，而且這将很快成爲熱敏電(diàn)阻的一(yī)種主流的應用。 現在對熱敏電(diàn)阻工(gōng)業提出了更高的

要求：更小(xiǎo)的尺寸、更高的穩定性、更好的高溫測試性能，等等，在這些方面現在都取得了進展。在這些進展的基礎上将會有許多更新的應用：包括更精确的患者溫度的監控、微小(xiǎo)溫差傳感器、用來改

進燃料效率的汽車(chē)中(zhōng)的高溫傳感器，等等，。回顧熱敏電(diàn)阻應用200年來的進展，可以相信，現在熱敏電(diàn)阻工(gōng)業和研究的進展一(yī)定可以滿足電(diàn)子工(gōng)業現在和将來對于熱敏傳感所提出的各種需求。

(一(yī)) 熱敏電(diàn)阻器的種類及特性

1、正溫度系數(PTC)熱敏電(diàn)阻，其阻值随着溫度上升而上升。

2、負溫度系數(NTC)熱敏電(diàn)阻，其阻值随着溫度上升而下(xià)降。

(二) 使用熱敏電(diàn)阻器須注意的地方

1、注意電(diàn)流量

熱敏電(diàn)阻器有自熱效應，加在熱敏電(diàn)阻器上的電(diàn)壓不可太高，避免誤差産生(shēng)，所以隻能用微弱電(diàn)流驅動。

2、注意自熱現象

不可将 PTC 熱敏電(diàn)阻器與其他組件串聯來獲得更高的電(diàn)壓或功率，因自熱現象，會使兩端電(diàn)壓過高，導緻熱敏電(diàn)阻器的擊穿。

3、熱敏電(diàn)阻的保護方法

不可将無保護之熱敏電(diàn)阻器用于導電(diàn)液體(tǐ)或浸蝕在還原氣體(tǐ)中(zhōng)，因爲會使熱敏電(diàn)阻器之特性發生(shēng)變化。

4、熱敏電(diàn)阻的靈敏度

熱敏電(diàn)阻器可以并聯電(diàn)阻器使用，以改善熱敏電(diàn)阻器對溫度的變化曲線的線性度，但是電(diàn)阻器的變化量将減少，使得靈敏度降低。