熱敏電阻結構組成和應用

早在十九世紀,人們就已經能夠證明電阻隨溫度的變化。這些已以多種方式使用,但許多方式即使在很大的溫度范圍內也會受到相對較小的變化。熱敏貼片電阻通常意味著使用半導體,對于給定的溫度變化,這些提供了更大的電阻變化。

在用于熱敏電阻的兩種材料中,金屬化合物是先被發現的。負溫度系數是法拉第在 1833 年測量硫化銀電阻隨溫度變化時觀察到的。然而,直到 1940 年代,金屬氧化物才開始商業化。

隨著二戰后在半導體材料領域開展的工作,研究了晶體鍺熱敏電阻,后來又研究了硅熱敏電阻。

雖然有兩種類型的熱敏電阻,金屬氧化物和半導體品種,但它們覆蓋不同的溫度范圍,因此它們不競爭。

熱敏電阻結構和組成

熱敏電阻有多種形狀和尺寸,它們由各種材料制成,具體取決于它們的預期應用和它們需要工作的溫度范圍。不同于薄膜電阻,就其物理形狀而言,它們可以作為扁平圓盤用于需要與平坦表面接觸的應用。然而,它們也可以制成珠子或什至棒的形式,用于溫度探頭。事實上,熱敏電阻的實際形狀非常依賴于應用的要求。

金屬氧化物熱敏電阻通常用于 200 - 700 K 范圍內的溫度。這些熱敏電阻由在高溫下壓縮和燒結的細粉材料制成。用于這些熱敏電阻的常見材料是氧化錳、氧化鎳、氧化鈷、氧化銅和氧化鐵。

半導體熱敏電阻用于低得多的溫度。鍺熱敏電阻比硅熱敏電阻的應用更廣泛,用于低于 100 K 的溫度,即零的 100 度以內。硅熱敏電阻可在高達 250°K 的溫度下使用。高于此溫度時,會出現正溫度系數。熱敏電阻本身由單晶制成,該單晶的摻雜量為每立方厘米10 16 - 10 17。

熱敏電阻結構組成和應用

熱敏電阻應用

有許多不同的熱敏電阻應用 - 它們存在于許多應用中。它們在電路中提供非常便宜但有效的元件,因此它們使用起來非常有吸引力。實際應用取決于熱敏電阻是正溫度系數還是負溫度系數。

負溫度系數熱敏電阻的應用:

極低溫溫度計:   它們在極低溫測量中用作電阻溫度計。

數字恒溫器:   這些熱敏電阻也常用于現代數字恒溫器。

電池組監控器:   NTC熱敏電阻還用于在充電時監控電池組的溫度。由于現代電池(例如鋰離子電池)對過度充電非常敏感,因此溫度可以很好地指示充電狀態以及何時終止充電循環。

浪涌保護器件:   NTC熱敏電阻可用作電源電路中的浪涌電流限制器件。它們初呈現出較高的電阻,以防止大電流在導通時流動,然后加熱并變成低得多的電阻以在正常操作期間允許較高的電流流動。這些熱敏電阻通常比測量型熱敏電阻大得多,并且專為此應用而設計。

正溫度系數熱敏電阻的應用:

限流裝置:   PTC熱敏電阻可用作電子電路中的限流裝置,可用作保險絲的替代品。在正常情況下流過設備的電流會產生少量熱量,但不會產生任何不當影響。然而,如果電流很大,那么它會產生更多的熱量,設備可能無法將這些熱量散失到周圍環境中,從而導致電阻上升。反過來,這會在正反饋效應中產生更多的熱量。隨著電阻的增加,電流也隨之下降,從而保護了器件。

熱敏電阻可用于多種應用。它們提供了一種簡單、可靠且廉價的溫度傳感方法。因此,它們可以在從火警到恒溫器的各種設備中找到。盡管它們可以單獨使用,但它們也可以用作惠斯通電橋的一部分以提供更高的精度。

熱敏電阻的另一個應用是作為溫度補償設備。大多數電阻器具有正溫度系數,它們的電阻隨著溫度的升高而增加。在需要穩定性的應用中,可以將具有負溫度系數的熱敏電阻并入電路中,以抵消具有正溫度系數的元件的影響。

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