1833年，熱敏電阻從1930年代開始商業化，當時著名的邁克爾法拉第發現了基本原理。盡管是具有如此悠久歷史的溫度傳感器，但由于其良好的性能、高通用性和突出的性價比，它仍然在廣泛的行業中不可或缺。

家用電器，如空調和咖啡機。個人電腦、智能手機等精密設備。從醫療設備到太空探索，例子不勝枚舉。這種熱敏電阻是一種什么樣的溫度傳感器？與常用作溫度標準的金屬電阻溫度計有什么區別？在本文中，英銳恩單片機開發工程師將深入介紹熱敏電阻的概述、原理和機理，以及它們的用途和用法。

一、什么是熱敏電阻？

熱敏電阻最初是指電阻值隨溫度變化而變化的電阻器。使用的時候，使這個電阻與被測物體接觸，檢測產生的電阻的位移差，我們稱這種測量溫度的溫度傳感器稱為熱敏電阻。

同樣，工業應用中使用的金屬電阻溫度計是一種溫度傳感器，它利用電阻隨溫度的變化。實際上，熱敏電阻是一種使用金屬氧化物半導體作為電阻的傳感器。正如開頭提到的，邁克爾法拉第發現硫化銀半導體的電阻隨著溫度的變化而急劇下降，后來被塞繆爾·魯本商業化。

目前，由于其高靈敏度和高精度，它已被很好地用于重視耐用性、可靠性和穩定性的溫度測量。雖然熱敏電阻的材料很多，但與金屬等導體相比，半導體具有更容易加工、更小、更輕的優點。此外，由于其響應速度快，它也適用于小直徑精密設備。

由于利用電阻變化的性質，它不僅用作溫度計和空調的溫度檢測的溫度控制裝置，也用于電熱水壺、熨斗、智能手機等的過熱保護，也用于保護電路等，也用于電流控制。

據說它是一種適用于 50°C至150°C測量的溫度傳感器，但由于其通用性高，已經開發出各種產品，并且帶有特殊涂層的熱敏電阻可以使用到300°C。值得注意的是，所有熱敏電阻相對于電阻的溫度特性都是非線性的，不適合大范圍的溫度測量。

二、什么是NTC熱敏電阻？

熱敏電阻可以根據電阻值的變化方式分為三種，但人們還是喜歡統稱為“熱敏電阻”！首先，我們講講NTC熱敏電阻。

①原理/機制

NTC是一種熱敏電阻，是“負溫度系數”的首字母縮寫。正如上一節中所說明的，其原理是要知道對象的溫度從在電阻值的變化量來測量，由于溫度變化而變化，但它是大的是，電阻減小作為溫度上升以至于它變成“負面”。這是一個特征。

通過混合鎳、錳、鈷和鐵等氧化物燒結而成的陶瓷半導體（金屬氧化物燒結體）用作傳感器。實際上，要摻雜的物質決定了是形成n型半導體還是p型半導體。通常，當半導體沒有受到任何外部刺激（不施加光、不施加電壓等）時，電子不會移動并且幾乎沒有電流流動。換言之，電阻值高。

在NTC熱敏電阻中，認為是因為隨著金屬氧化物半導體的溫度升高，自由電子和空穴移動，結果，電流流動，所以電阻值降低。

②特性

NTC熱敏電阻的電阻溫度系數是每1℃會降低3至5%。考慮到鉑等金屬的電阻值每1°C變化只有幾個百分點左右，可以看出NTC熱敏電阻即使溫度變化很小也表現出很大的電阻變化。

從這些特性來看，可以說是能夠靈敏檢測微小溫差的高精度溫度傳感器。此外，由于電阻器是由相對便宜的材料制成，因此可以批量生產且成本低，這是NTC熱敏電阻的另一個特點。

它具有 50°C至500°C的寬廣工作溫度范圍，在從日常用品到工業應用的所有電子設備中都扮演著溫度傳感器的角色。此外，引線型、尖端型等一般都是一字排開的。

③用途

由于其高靈敏度，NTC熱敏電阻用作電子溫度計的溫度檢測傳感器，汽車的進氣/排放溫度檢測器，以及空調的室內/室外機。它還用作溫度補償，通過檢測智能手機和液晶顯示器等移動設備的過熱來控制電壓。

三、什么是PTC熱敏電阻？

PTC熱敏電阻是僅次于NTC熱敏電阻的第二個最常用的熱敏電阻。

①原理/機制

PTC代表正溫度系數，是指隨著溫度升高到一定溫度以上，其阻值急劇增加的熱敏電阻。Posista這個名字也已經耳熟能詳，以鈦酸鋇為主要成分和少量稀土元素（Kidoruigenso，意為稀土）的多晶陶瓷用作電阻器。

鈦酸鋇具有鐵電物質的特性，其介電常數隨溫度而變化。這里說的“當超過某個溫度時”，這個溫度是“居里點”。居里點是鐵磁體性能喪失的溫度，換句話說，當它低于居里點時，由于高介電常數和電流流動，電子運動平穩，即顯示低電阻值。

但是一旦超過居里點，物質就會失去磁力，介電常數顯著下降，沒有電流流過，這就是電阻值增加的原因。此居里點的溫度因物質而異，但一般使用范圍在 50°C至150°C左右。

②特性

PTC熱敏電阻的特點是，如上所述，超過居里點就會失去磁力，電阻急劇增加。此外，電阻增加的PTC熱敏電阻在通電時會產生焦耳熱，從而導致自熱。換句話說，如果以恒定速率連續施加電壓，流過的電流會在一定時間內減少，因此它也可以作為保持任意溫度的加熱元件。

但是，這一特性也表明，熱敏電阻本身在安裝熱敏電阻的電路中可能會產生超過環境溫度的熱量，或者可能會影響外圍電路。因此，PTC熱敏電阻使用高性能陶瓷元件非常重要。

采用高精度陶瓷，超過一定溫度時具有電阻，可自行控制溫度。這種器件也可以使用碳黑和鎳等混合導電顆粒的材料，但這些材料被稱為“polyswitch”或“semifuse”，區別于陶瓷PTC，有一種傾向。

由于自發熱的特性，陣容中的很多PTC都被設計成即使在一定的大功率下也能使用。因此，它也被用作大電流下的電流控制元件。此外，引線型、尖端型等一般都是一字排開的。

四、用途

與NTC熱敏電阻一樣，它也被用作通過電阻變化檢測溫度并防止過熱的傳感器，但由于其獨有的“自發熱”特性，它也被用作加熱器等加熱元件。PTC熱敏電阻由于具有自控溫功能，因此即使沒有特殊的控制電路，只要遵守使用條件，也能安全操作，這是一個方便的點。這種自我控制會隨著溫度升高而增加電阻并減少產生的熱量，從而節省能源，減少不必要的電力消耗。

由于它可以在大電流下使用，它還可以起到保險絲等保護電路的作用，作為功率晶體管和電機的熱檢測和電阻。即使由于電路中的某些事件導致過電流流過，連接PTC熱敏電阻也可以保護外圍電路。

此外，上面提到如果電壓持續施加一段時間，電阻會增加，流動的電流會減少，但是這個特性也被用于電機啟動和開關元件等應用中。

五、什么是CTR熱敏電阻？

介紹第三種類型，CTR熱敏電阻。CTR是critical temperature resistance的縮寫，字面意思是“顯著大的溫度系數”。它是一種新型的熱敏電阻，與NTC類似，具有負溫度系數，但與PTC一樣，具有超過一定溫度范圍時電阻值急劇下降的特性。還有，這個特定的溫度也是指居里點。

使用通過在釩等氧化物中添加其他材料并燒結來調整的電阻器。雖然不如NTC/PTC熱敏電阻常見，但常用于常溫范圍，不僅可用于空調、冰箱等家用電器，還可用于自動售貨機的測溫。

六、熱敏電阻的使用方法

如上所述，熱敏電阻用于各種電子設備的各種應用。因此，“如何使用”有多種說法，但首先要檢查“如何實施”和“在什么條件下（溫度范圍）”。

①熱敏電阻的實現

當安裝在電路板上時，使用小芯片形狀。在這種情況下，電路配置也多種多樣，但最常見的一種是將其與其他固定電阻合并。

熱敏電阻是一種利用電阻值的傳感器，但它是通過溫度變化引起的電阻值變化來測量的。因此，需要使用另一個電阻來分壓，以便熱敏電阻可以測量熱敏電阻的輸出電壓。

我們也可以連接多個熱敏電阻以確保準確性。讓我們根據實際項目正確實現它。為此，下一節中解釋的“如何選擇合適的熱敏電阻”也很重要。

②如何選擇熱敏電阻

如何使用熱敏電阻很重要，但選擇哪種熱敏電阻也很重要。最重要的是檢查使用的溫度范圍，熱敏電阻的最佳溫度范圍取決于類型和產品，超出該范圍的測量可能會影響精度。

檢查被測設備的工作溫度范圍和熱敏電阻規格，并選擇最好的一個。舉個例子：

首先，我認為列出了B常數和電阻值。B常數表示熱敏電阻對溫度變化的靈敏度，數值越大，靈敏度越好，即分辨率越高。如果這個B常數大，電阻值也會大，對溫度變化表現出很高的敏感性。

其次，注意散熱常數。這是由于熱敏電阻自發熱導致溫度上升1°C時所需的功率數，該值越大，測量結果越容易出現誤差。

我們知道，性能越高，熱敏電阻越好，但產品越貴。在電路設計中考慮成本是非常重要的。所以也要考慮預算，以確定規格不會對實際電路造成任何問題的產品。

除了這些工作溫度范圍和規格外，形狀和要求的規格會根據安裝方法以及測量對象是氣體、液體還是個人而變化。

以上就是英銳恩單片機開發工程師分享的“什么是NTC和PTC？熱敏電阻的原理和正確使用方法”。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機。