简述热敏电阻传感器的原理与选用

摘 要：本文对目前应用非常广泛的热敏电阻传感器的基本原理及其选用进行了简明叙述。

关键词：热敏电阻传感器;原理;选用

前言：温度表示了物体冷热程度，温度的测量与控制，一直都是电气自动化控制的一项重要任务，在工业现场与家庭生活中都存在着许多温度控制的要求，而准确的温度控制又决定着某种控制任务是否成功。

一、热敏电阻的结构和原理

热敏电阻是由金属氧化物采用粉末冶金的工艺制成的一种合金体（用锰、镍、钴、铁、铜等粉料按一定配方压制成型后，经1000～1500℃高温烧结而成，通过改变合金的配比可以制成不同温度范围、阻值及温度系数的热敏电阻），其引出线一般采用银线。热敏电阻的阻值在室温（25℃）时可从几百欧变化到几兆欧，其可测量的温度范围为-200～+1000℃。利用这种电阻随温度变化呈显著变化的特性制成的一种敏感元件称为热敏电阻传感器。

（一）热敏电阻的特点。（1）电阻温度系数大，灵敏度高，可测量微小的温度变化（0.002～0.005℃）。（2）结构简单，体积小，直径可做到小于0.5mm，可以测量点温度。（3）电阻率高，热惯性小，响应速度快，响应时间可以短到毫秒级，适宜动态测量。（4）易于维护和进行远距离控制。（5）热敏电阻的缺点是互换性差，电阻―温度曲线为非线性。

（二）热敏电阻的分类。（1）电阻值随温度升高而升高的，称为正温度系数（PTC）热敏电阻;（2）电阻值随温度升高而降低的，称为负温度系数（NTC）热敏电阻;（3）具有正或者负温度系数特性，但在某一温度范围电阻值发生巨大变化的，称为突变型温度系数（CTR）热敏电阻。

二、热敏电阻传感器的基本参数

（一）测量温度范围。不同的合金和工艺形成的热敏电阻会有不同的测量范围，应用中根据测量要求恰当选择测量温度的范围。常温器件适用于-55～315℃，高温器件可以更高，最高可以达1000℃，低温器件适用于-273～55℃。其中，-55～315℃是热敏电阻最适合的工作温度范围。

（二）热敏电阻的标称电阻值。是指25℃零功率时的电阻值。即常温时，没有通电的情况下热敏电阻的阻值，其阻值变化范围可以从几欧到几十兆欧。在同一系列的热敏电阻中，其标称值的范围可以从几欧到10kΩ以上，可供在不同的控制任务中选择。

（三）额定功率。是指热敏电阻在常温、常压条件下，长期连续运行所允许的耗散功率。其中，用于过电流保护的正温度系数（PTC）热敏电阻通常可以有较大的功率，一般串联在被测电路中，根据不同的用途可以通过一定的电流值，其电流值可以达几百毫安以上，功率可以达几十瓦;用于测量温度的热敏电阻其工作电流值则一般限制在毫安值的量级，这主要为了不使它产生自发热现象，从而可保证在测量温度范围内具有线性的

V/A曲线。

三、热敏电阻的选用

（一）热敏电阻的用途。（1）温度的测量。这是热敏电阻主要的应用，通过热敏电阻感知环境温度或被测目标的温度变化，再经过测量电路的转换，变成反应温度变化的电压信号。一般选择微功耗热敏电阻，其后置电路也就必须为基本不取电流的运放型元件，比如电压比较器。防止电流过大造成的自身发热，从而影响测量结果。应用时将PTC与一大电阻串联接在电压比较器的正向输入端;用一个电位器的滑动端接在比较器的反向输入端，固定端分别接电源和地。低温时，PTC处于低阻抗状态电压较低，调节电位器使得比较器的反向输入端也处于低电平并低于正向输入端电位，则比较器输出为低电平。一旦温度超过一定值，就可以完成温度的控制。（2）电路的限流和保护。利用突变型正温度系数热敏电阻CTR，可以制作自恢复过电流保护器;PTC热敏电阻可以作为用电回路的过电流限制器;将

NTC热敏电阻串接在整流滤波电容器的前面，可以有效抑制上电时电容电流造成的冲击。

当电动机工作电流正常时，CTR处于低阻抗，其形成的压降不足以影响电动机的正常工作。运行中一旦发生了电动机的过电流故障，由于电流迅速增加，导致CTR的温度也迅速升高，当其温度升高至120℃附近时，其阻抗迅速增大，形成近乎断路的电路状况，则电动机停转。利用NTC或CTR的负温度特性，当电路接通时，由于热敏电阻温度就是环境温度，温度较低，阻抗较大或很大，电容器C的充电冲击电流得到有效抑制。经过一定时间的电流的作用，热敏电阻的温度开始升高，其电阻也明显下降，充电电流变大，直至电路达到稳定，热敏电阻维持在低阻抗状态下，电路可以正常工作。

（二）热敏电阻的选择。一般用于温度控制与显示的热敏电阻，应选择微功耗型，要尽量使流过热敏电阻的电流不造成明显的测量温升，从而造成温度测量误差。同时，选用时还应注意在有效的温度测量范围内有较好的线性度。

对于用于限流控制功能的热敏电阻，一般要选择功率型，要使其最大稳态电流大于所在电路的工作电流。但在这种应用功能下可不必太注重其线性度，应关注其温度响应速度以及保护和限流功能时稳态后的阻值。

结束语：目前热敏电阻传感器的产品已经趋于成熟，产品的选择范围也很大，价格优势也很明显，了解其基本原理和选择方面的知识很有必要性。