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热敏电阻结构组成和应用

早在十九世纪,人们就已经能够证明电阻随温度的变化。这些已以多种方式使用,但许多方式即使在很大的温度范围内也会受到相对较小的变化。热敏贴片电阻通常意味着使用半导体,对于给定的温度变化,这些提供了更大的电阻变化。

在用于热敏电阻的两种材料中,金属化合物是先被发现的。负温度系数是法拉第在 1833 年测量硫化银电阻随温度变化时观察到的。然而,直到 1940 年代,金属氧化物才开始商业化。

随着二战后在半导体材料领域开展的工作,研究了晶体锗热敏电阻,后来又研究了硅热敏电阻。

虽然有两种类型的热敏电阻,金属氧化物和半导体品种,但它们覆盖不同的温度范围,因此它们不竞争。

热敏电阻结构和组成

热敏电阻有多种形状和尺寸,它们由各种材料制成,具体取决于它们的预期应用和它们需要工作的温度范围。不同于薄膜电阻,就其物理形状而言,它们可以作为扁平圆盘用于需要与平坦表面接触的应用。然而,它们也可以制成珠子或什至棒的形式,用于温度探头。事实上,热敏电阻的实际形状非常依赖于应用的要求。

金属氧化物热敏电阻通常用于 200 - 700 K 范围内的温度。这些热敏电阻由在高温下压缩和烧结的细粉材料制成。用于这些热敏电阻的常见材料是氧化锰、氧化镍、氧化钴、氧化铜和氧化铁。

半导体热敏电阻用于低得多的温度。锗热敏电阻比硅热敏电阻的应用更广泛,用于低于 100 K 的温度,即零的 100 度以内。硅热敏电阻可在高达 250°K 的温度下使用。高于此温度时,会出现正温度系数。热敏电阻本身由单晶制成,该单晶的掺杂量为每立方厘米10 16 - 10 17。

热敏电阻结构组成和应用

热敏电阻应用

有许多不同的热敏电阻应用 - 它们存在于许多应用中。它们在电路中提供非常便宜但有效的元件,因此它们使用起来非常有吸引力。实际应用取决于热敏电阻是正温度系数还是负温度系数。

负温度系数热敏电阻的应用:

极低温温度计:   它们在极低温测量中用作电阻温度计。

数字恒温器:   这些热敏电阻也常用于现代数字恒温器。

电池组监控器:   NTC热敏电阻还用于在充电时监控电池组的温度。由于现代电池(例如锂离子电池)对过度充电非常敏感,因此温度可以很好地指示充电状态以及何时终止充电循环。

浪涌保护器件:   NTC热敏电阻可用作电源电路中的浪涌电流限制器件。它们初呈现出较高的电阻,以防止大电流在导通时流动,然后加热并变成低得多的电阻以在正常操作期间允许较高的电流流动。这些热敏电阻通常比测量型热敏电阻大得多,并且专为此应用而设计。

正温度系数热敏电阻的应用:

限流装置:   PTC热敏电阻可用作电子电路中的限流装置,可用作保险丝的替代品。在正常情况下流过设备的电流会产生少量热量,但不会产生任何不当影响。然而,如果电流很大,那么它会产生更多的热量,设备可能无法将这些热量散失到周围环境中,从而导致电阻上升。反过来,这会在正反馈效应中产生更多的热量。随着电阻的增加,电流也随之下降,从而保护了器件。

热敏电阻可用于多种应用。它们提供了一种简单、可靠且廉价的温度传感方法。因此,它们可以在从火警到恒温器的各种设备中找到。尽管它们可以单独使用,但它们也可以用作惠斯通电桥的一部分以提供更高的精度。

热敏电阻的另一个应用是作为温度补偿设备。大多数电阻器具有正温度系数,它们的电阻随着温度的升高而增加。在需要稳定性的应用中,可以将具有负温度系数的热敏电阻并入电路中,以抵消具有正温度系数的元件的影响。

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