贴片式热敏电阻器-SMD系列电子元器件

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片式 NTC 热敏电阻
产品类型	产品系列	详细资料
片式 NTC 热敏电阻	片式线性NTC热敏电阻器
片式 NTC 热敏电阻	片式负温度系数热敏电阻器

片式 NTC 热敏电阻概述

片式NTC热敏电阻【Chip NTC Thermistor】

片式叠层NTC热敏电阻
全称：片式叠层负温度系数热敏电阻器，简称：片式NTC。
主要规格尺寸，按英制标准分为：0402、 0603、0805、1206等。
B值范围：3000～4650，B值精度：±0.5～5%
标称电阻值（指25℃时的零功率电阻）范围：220R~4.7mR，阻值精度：±0.5～10%。

NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写，即负温度系数，NTC热敏电阻器就是一种负温度系数的电阻器，其阻值随环境温度的升高而降低。它是由二种或四种铁、钴、镍、锰或铜等金属氧化物为主要材料，这些金属氧化物材料都具有半导体性质（因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料），当温度低时，内部的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。片式NTC是采用叠层独石结构，经过成型并在高温（1200～1500℃）烧结而成。

片式厚膜线性NTC热敏电阻
片式厚膜型线性热敏电阻器采用厚膜印刷工艺，其外观和使用都与普通片式电阻完全一样，与传统的片式叠层NTC热敏电阻器相比，主要的优点在于：片式厚膜型NTC热敏电阻器的NTC功能层是印刷在AL2O3陶瓷基板上，全部使用玻璃釉或环氧包封，使其机械性能（下弯度3mm，传统叠层片式NTC下弯度1mm）和耐腐蚀性能领先于传统流延片式NTC热敏电阻器，其NTC功能层厚度只有几十微米，只有传统流延NTC热敏电阻器功能层厚度的1/100，使其具有卓越的响应速度、热时间常数(0402型τ≤1S)，传统叠层片式NTC的响应时间一般＞3S。

　
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片式热敏电阻器选购常识

什么是热敏电阻器？

热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件．热敏电阻由半导体陶瓷材料组成，利用的原理是温度引起电阻变化．若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为： σ=q（nμn+pμp）因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线．这就是半导体热敏电阻的工作原理．热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）．它们的电阻-温度特性如图1所示．热敏电阻的主要特点是：
①灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；
②工作温度范围宽，常温器件适用于- 55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273℃～55℃；
③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；
④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择；
⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产；
⑥稳定性好、过载能力强．由于半导体热敏电阻有独特的性能，所以在应用方面，它不仅可以作为测量元件（如测量温度、流量、液位等），还可以作为控制元件（如热敏开关、限流器）和电路补偿元件．热敏电阻广泛用于家用电器、电力工业、通讯、军事科学、宇航等各个领域，发展前景极其广阔．

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热敏电阻器有几种？如何分类？

一、PTC热敏电阻

PTC（Positive Temperature Coeff1Cient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．该材料是以BaTiO3或 SrTiO3或PbTiO3为主要成分的烧结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物进行原子价控制而使之半导化，常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导（体）瓷；同时还添加增大其正电阻温度系数的Mn、Fe、Cu、Cr的氧化物和起其他作用的添加物，采用一般陶瓷工艺成形、高温烧结而使钛酸铂等及其固溶体半导化，从而得到正特性的热敏电阻材料．其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件（尤其是冷却温度）不同而变化．
钛酸钡晶体属于钙钛矿型结构，是一种铁电材料，纯钛酸钡是一种绝缘材料．在钛酸钡材料中加入微量稀土元素，进行适当热处理后，在居里温度附近，电阻率陡增几个数量级，产生PTC效应，此效应与BaTiO3晶体的铁电性及其在居里温度附近材料的相变有关．钛酸钡半导瓷是一种多晶材料，晶粒之间存在着晶粒间界面．该半导瓷当达到某一特定温度或电压，晶体粒界就发生变化，从而电阻急剧变化．
钛酸钡半导瓷的PTC效应起因于粒界（晶粒间界）．对于导电电子来说，晶粒间界面相当于一个势垒．当温度低时，由于钛酸钡内电场的作用，导致电子极容易越过势垒，则电阻值较小．当温度升高到居里点温度（即临界温度）附近时，内电场受到破坏，它不能帮助导电电子越过势垒．这相当于势垒升高，电阻值突然增大，产生PTC效应．钛酸钡半导瓷的PTC效应的物理模型有海望表面势垒模型、丹尼尔斯等人的钡缺位模型和叠加势垒模型，它们分别从不同方面对PTC效应作出了合理解释．
实验表明，在工作温度范围内，PTC热敏电阻的电阻-温度特性可近似用实验公式表示：
RT=RT0expBp（T-T0）
式中RT、RT0表示温度为T、T0时电阻值，Bp为该种材料的材料常数．
PTC效应起源于陶瓷的粒界和粒界间析出相的性质，并随杂质种类、浓度、烧结条件等而产生显著变化．最近，进入实用化的热敏电阻中有利用硅片的硅温度敏感元件，这是体型且精度高的PTC热敏电阻，由n型硅构成，因其中的杂质产生的电子散射随温度上升而增加，从而电阻增加．
PTC热敏电阻于1950年出现，随后1954年出现了以钛酸钡为主要材料的PTC热敏电阻．PTC热敏电阻在工业上可用作温度的测量与控制，也用于汽车某部位的温度检测与调节，还大量用于民用设备，如控制瞬间开水器的水温、空调器与冷库的温度，利用本身加热作气体分析和风速机等方面．下面简介一例对加热器、马达、变压器、大功率晶体管等电器的加热和过热保护方面的应用。
PTC热敏电阻除用作加热元件外，同时还能起到“开关”的作用，兼有敏感元件、加热器和开关三种功能，称之为“热敏开关”，如图2和3所示．电流通过元件后引起温度升高，即发热体的温度上升，当超过居里点温度后，电阻增加，从而限制电流增加，于是电流的下降导致元件温度降低，电阻值的减小又使电路电流增加，元件温度升高，周而复始，因此具有使温度保持在特定范围的功能，又起到开关作用．利用这种阻温特性做成加热源，作为加热元件应用的有暖风器、电烙铁、烘衣柜、空调等，还可对电器起到过热保护作用．
二、NTC热敏电阻
NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料．该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻．其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化．现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料．
NTC热敏半导瓷大多是尖晶石结构或其他结构的氧化物陶瓷，具有负的温度系数，电阻值可近似表示为：
式中RT、RT0分别为温度T、T0时的电阻值，Bn为材料常数．陶瓷晶粒本身由于温度变化而使电阻率发生变化，这是由半导体特性决定的．
NTC热敏电阻器的发展经历了漫长的阶段．1834年，科学家首次发现了硫化银有负温度系数的特性．1930年，科学家发现氧化亚铜-氧化铜也具有负温度系数的性能，并将之成功地运用在航空仪器的温度补偿电路中．随后，由于晶体管技术的不断发展，热敏电阻器的研究取得重大进展．1960年研制出了N1C热敏电阻器．NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面．下面介绍一个温度测量的应用实例，NTC热敏电阻测温用原理如图4所示．
它的测量范围一般为-10～+300℃，也可做到-200～+10℃，甚至可用于+300～+1200℃环境中作测温用．RT为NTC热敏电阻器；R2和 R3是电桥平衡电阻；R1为起始电阻；R4为满刻度电阻，校验表头，也称校验电阻；R7、R8和W为分压电阻，为电桥提供一个稳定的直流电源．R6与表头（微安表）串联，起修正表头刻度和限制流经表头的电流的作用．R5与表头并联，起保护作用．在不平衡电桥臂（即R1、RT）接入一只热敏元件RT作温度传感探头．由于热敏电阻器的阻值随温度的变化而变化，因而使接在电桥对角线间的表头指示也相应变化．这就是热敏电阻器温度计的工作原理．

热敏电阻器温度计的精度可以达到0.1℃，感温时间可少至10s以下．它不仅适用于粮仓测温仪，同时也可应用于食品储存、医药卫生、科学种田、海洋、深井、高空、冰川等方面的温度测量．

三、CTR热敏电阻

临界温度热敏电阻CTR（Crit1Cal Temperature Resistor）具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度系数．构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻．骤变温度随添加锗、钨、钼等的氧化物而变．这是由于不同杂质的掺入，使氧化钒的晶格间隔不同造成的．若在适当的还原气氛中五氧化二钒变成二氧化钒，则电阻急变温度变大；若进一步还原为三氧化二钒，则急变消失．产生电阻急变的温度对应于半玻璃半导体物性急变的位置，因此产生半导体-金属相移．CTR能够作为控温报警等应用．

热敏电阻的理论研究和应用开发已取得了引人注目的成果．随着高、精、尖科技的应用，对热敏电阻的导电机理和应用的更深层次的探索，以及对性能优良的新材料的深入研究，将会取得迅速发展．

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热敏电阻的基本特性 :

NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此，在实现小型化的同时，还具有电阻值、温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点，可进行高灵敏度、高精度的检测。本公司提供各种形状、特性的小型、高可靠性产品，可满足广大客户的应用需求。

电阻－温度特性

热敏电阻的电阻－温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	: 温度T(K)时的电阻值
Ro	: 温度T0(K)时的电阻值
B	: B 值
*T(K)= t(oC)+273.15

但实际上，热敏电阻的B值并非是恒定的，其变化大小因材料构成而异，最大甚至可达5K/°C。因此在较大的温度范围内应用式1时，将与实测值之间存在一定误差。

此处，若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算时，则可降低与实测值之间的误差，可认为近似相等。

(式2) B T =CT 2 +DT+E

上式中，C、D、E为常数。
另外，因生产条件不同造成的B值的波动会引起常数E发生变化，但常数C、D 不变。因此，在探讨B值的波动量时，只需考虑常数E即可。

? 常数C、D、E的计算
常数C、D、E可由4点的(温度、电阻值)数据 (T 0 , R 0 ). (T 1 , R 1 ). (T 2 , R 2 ) and (T 3 , R 3 )，通过式3～6计算。
首先由式样3根据T 0 和T 1 ,T 2 ,T 3 的电阻值求出B 1 ,B 2 ,B 3 ,然后代入以下各式样。

? 电阻值计算例

试根据电阻－温度特性表，求25°C时的电阻值为5(kΩ)，B值偏差为50(K)的热敏电阻在10°C～30°C的电阻值。

? 步骤

(1) 根据电阻－温度特性表，求常数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) 将数值代入R=5exp {(B T I/T-I/298.15)}，求R。
*T : 10+273.15～30+273.15

? 电阻－温度特性图如图1所示

电阻温度系数

所谓电阻温度系数(α)，是指在任意温度下温度变化1°C(K)时的零负载电阻变化率。电阻温度系数(α)与B值的关系，可将式1微分得到。

这里α前的负号(－)，表示当温度上升时零负载电阻降低。

散热系数 (JIS-C2570)

散热系数(δ)是指在热平衡状态下，热敏电阻元件通过自身发热使其温度上升1°C时所需的功率。
在热平衡状态下，热敏电阻的温度T 1 、环境温度T2及消耗功率P之间关系如下式所示。

产品目录记载值为下列测定条件下的典型值。

(1)	25°C静止空气中。
(2)	轴向引脚、经向引脚型在出厂状态下测定。

额定功率(JIS-C2570)

在额定环境温度下，可连续负载运行的功率最大值。
产品目录记载值是以25°C为额定环境温度、由下式计算出的值。

(式) 额定功率=散热系数×（最高使用温度－25）

最大运行功率

最大运行功率=t×散热系数 … (3.3)
这是使用热敏电阻进行温度检测或温度补偿时，自身发热产生的温度上升容许值所对应功率。(JIS中未定义。)容许温度上升t°C时，最大运行功率可由下式计算。

对应环境温度变化的热响应时间常数(JIS-C2570)

指在零负载状态下，当热敏电阻的环境温度发生急剧变化时，热敏电阻元件产生最初温度与最终温度两者温度差的63.2%的温度变化所需的时间。

热敏电阻的环境温度从T 1 变为T 2 时，经过时间t与热敏电阻的温度T之间存在以下关系。

T=	(T 1 -T 2 )exp(-t/τ)+T 2 ......(3.1)
	(T 2 -T 1 ){1-exp(-t/τ)}+T 1 .....(3.2)

常数τ称热响应时间常数。
上式中，若令t=τ时，则(T-T 1 )/(T 2 -T 1 )=0.632。

换言之，如上面的定义所述，热敏电阻产生初始温度差63.2%的温度变化所需的时间即为热响应时间常数。

经过时间与热敏电阻温度变化率的关系如下表所示。

产品目录记录值为下列测定条件下的典型值。

(1)	静止空气中环境温度从50°C至25°C变化时，热敏电阻的温度变化至34.2°C所需时间。
(2)	轴向引脚、径向引脚型在出厂状态下测定。

另外应注意，散热系数、热响应时间常数随环境温度、组装条件而变化。

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热敏电阻主要类型和参数有哪些？

热敏电阻器 (thermistor)——型号MZ、MF：

是一种对温度反应较敏感、阻值会随着温度的变化而变化的非线性电阻器，通常由单晶、多晶半导体材料制成。

文字符号： “RT”或“R”

热敏电阻器的种类：

A．按结构及形状分类——圆片形（片状）、圆柱形（柱形）、圆圈形（垫圈形）等多种热敏电阻器。

B．按温度变化的灵敏度分类——高灵敏度型（突变型）、低灵敏度型（缓变型）热敏电阻器。

C．按受热方式分类——直热式热敏电阻器、旁热式热敏电阻器。

D．按温变（温度变化）特性分类——正温度系数（PTC）、负正温度系数（NTC）热敏电阻器。

热敏电阻器的主要参数：除标称阻值、额定功率和允许偏差等基本指标外，还有如下指标：
1）测量功率：指在规定的环境温度下，电阻体受测量电源加热而引起阻值变化不超过0.1％时所消耗的功率。
2）材料常数：是反应热敏电阻器热灵敏度的指标。通常，该值越大，热敏电阻器的灵敏度和电阻率越高。
3）电阻温度系数：表示热敏电阻器在零功率条件下，其温度每变化1℃所引起电阻值的相对变化量。
4）热时间常数：指热敏电阻器的热惰性。即在无功功率状态下，当环境温度突变时，电阻体温度由初值变化到最终温度之差的63.2％所需的时间。
5）耗散系数：指热敏电阻器的温度每增加1℃所耗散的功率。
6）开关温度：指热敏电阻器的零功率电阻值为最低电阻值两倍时所对应的温度。
7）最高工作温度：指热敏电阻器在规定的标准条件下，长期连续工作时所允许承受的最高温度。
8）标称电压：指稳压用热敏电阻器在规定的温度下，与标称工作电流所对应的电压值。
9）工作电流：指稳压用热敏电阻器在在正常工作状态下的规定电流值。
10）稳压范围：指稳压用热敏电阻器在规定的环境温度范围内稳定电压的范围值。
11）最大电压：指在规定的环境温度下，热敏电阻器正常工作时所允许连续施加的最高电压值。
12）绝缘电阻：指在规定的环境条件下，热敏电阻器的电阻体与绝缘外壳之间的电阻值。

●正温度系数热敏电阻器（PTC—positive temperature coefficient thermistor）

结构——用钛酸钡（BaTiO3）、锶（Sr）、锆（Zr）等材料制成的。
属直热式热敏电阻器。
特性——电阻值与温度变化成正比关系，即当温度升高时电阻值随之增大。在常温下，其电阻值较小，仅有几欧姆～几十欧姆；当流经它的电流超过额定值时，其电阻值能在几秒钟内迅速增大至数百欧姆～数千欧姆以上。
作用与应用——广泛应用于彩色电视机消磁电路、电冰箱压缩机启动电路及过热或过电流保护等电路中、还可用于电驱蚊器和卷发器、电热垫、暖器等小家电中。

●负温度系数热敏电阻器（NTC—negative temperature coefficient thermistor）

结构——用锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、铝（Al）等金属氧化物（具有半导体性质）或碳化硅（SiC）等材料采用陶瓷工艺制成的。
特性——电阻值与温度变化成反比关系，即当温度升高时，电阻值随之减小。
作用与应用——广泛应用于电冰箱、空调器、微波炉、电烤箱、复印机、打印机等家电及办公产品中，作温度检测、温度补偿、温度控制、微波功率测量及稳压控制用。

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