本文探討了NTC熱敏電阻的類型及其關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)，并提供了針對給定應(yīng)用選擇合適器件的建議。
負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻用作各種汽車，工業(yè)，家用電器和醫(yī)療應(yīng)用的高精度溫度傳感器元件。由于有各種各樣的NTC熱敏電阻可用-用不同的設(shè)計創(chuàng)建并由多種材料制成-因此，為特定應(yīng)用選擇最佳的NTC熱敏電阻可能是一個挑戰(zhàn)。本文探討了NTC熱敏電阻的類型及其關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)，并提供了針對給定應(yīng)用選擇合適器件的建議。
為什么選擇NTC？
有三種主要的溫度傳感器技術(shù)，每種技術(shù)都有自己的特點：電阻溫度檢測器（RTD）傳感器和兩種類型的熱敏電阻，正負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。RTD傳感器主要用于測量廣泛的溫度范圍，并且由于它們使用純金屬，因此它們往往比熱敏電阻更昂貴。
因此，由于熱敏電阻以相同或更好的精度測量溫度，因此通常優(yōu)先使用它們而不是RTD。顧名思義，正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻的電阻隨著溫度的升高而增加。它們通常用作關(guān)斷或安全電路中的溫度極限傳感器，因為一旦滿足開關(guān)溫度，電阻就會飆升。另一方面，隨著溫度升高，負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻的電阻減小。電阻-溫度（RT）關(guān)系是一條平坦的曲線，因此對于溫度測量而言，它非常準(zhǔn)確且穩(wěn)定。
圖1. PTC和NTC熱敏電阻的電阻特性。
密鑰選擇標(biāo)準(zhǔn)
NTC熱敏電阻具有很高的靈敏度，并且可以高精度（±0.1°C）來測量溫度，使其成為廣泛應(yīng)用中測量溫度的理想技術(shù)。但是，選擇指定哪種類型取決于一些標(biāo)準(zhǔn)-溫度范圍，電阻范圍，測量精度，環(huán)境，響應(yīng)時間和尺寸要求。
環(huán)氧樹脂涂層的NTC元件結(jié)構(gòu)堅固，測量溫度通常在-55°C至+ 155°C之間，而玻璃封裝的NTC元件的測量溫度最高可達(dá)+ 300°C。對于需要極快響應(yīng)時間的應(yīng)用，玻璃封裝的元件是更合適的選擇。它們也更緊湊，直徑小至0.8mm。
使NTC熱敏電阻的溫度與引起溫度變化的組件的溫度相匹配是很重要的。因此，它們不僅可以采用傳統(tǒng)的帶引線形式，而且還可以安裝在螺釘型外殼中，以固定到散熱器上以進(jìn)行表面安裝。
剛進(jìn)入市場的是完全無鉛的（芯片和元件）NTC熱敏電阻，可滿足即將頒布的RoSH2指令的更嚴(yán)格要求。
了解耗散因數(shù)
損耗因數(shù)定義為功耗變化與熱敏電阻體溫的最終變化之比。它以mW / K表示，并用作使穩(wěn)態(tài)熱敏電阻將其體溫升高1 K的負(fù)載量。耗散因數(shù)越高，熱敏電阻向周圍環(huán)境散發(fā)的熱量就越多。
由于引線長度和材料，封裝材料，安裝和組裝均有助于確定耗散因數(shù)，因此建議在“真實”環(huán)境中對原型進(jìn)行測試。這些測試確定了最大允許輸入電流，以確保在最高測量/控制溫度下，熱敏電阻內(nèi)部的自熱誤差可忽略不計。但是，施加的電流與施加的功率之間存在微妙的平衡，該平衡必須盡可能低，以使系統(tǒng)靈敏度最大化。
應(yīng)用實例概述
NTC傳感器元件和系統(tǒng)在廣泛的領(lǐng)域中實現(xiàn)，尤其是在汽車領(lǐng)域。典型的應(yīng)用包括加熱的方向盤和座椅，以及復(fù)雜的氣候控制系統(tǒng)。熱敏電阻用于廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)，進(jìn)氣歧管（AIM）傳感器以及溫度和歧管絕對壓力（TMAP）傳感器，其廣泛的工作溫度范圍具有很高的抗沖擊性和振動強(qiáng)度，高可靠性和長壽命長期穩(wěn)定性。如果熱敏電阻將用在汽車應(yīng)用中，則這里的抗應(yīng)力AEC-Q200全球標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性的。
在電動和混合動力汽車中，NTC傳感器用于電池安全，監(jiān)視電脈沖繞組和充電狀態(tài)。用于冷卻電池的制冷劑冷卻系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)相連。
家用電器中的溫度感應(yīng)和控制涵蓋了廣泛的溫度范圍。例如，在干衣機(jī)中，溫度傳感器確定流入滾筒的熱空氣的溫度，以及排出滾筒時排出的空氣的溫度。對于冷卻和凍結(jié)，NTC傳感器測量冷卻室的溫度，防止蒸發(fā)器結(jié)冰，并檢測環(huán)境溫度。在諸如熨斗，咖啡機(jī)和水壺之類的小家電中，為了安全和提高能源效率而采用了溫度傳感器。供暖，通風(fēng)和空調(diào)（HVAC）裝置占據(jù)了更大的細(xì)分市場。
不斷發(fā)展的醫(yī)療領(lǐng)域
醫(yī)療電子領(lǐng)域具有各種用于住院，門診甚至家庭護(hù)理的設(shè)備，NTC熱敏電阻被用作醫(yī)療設(shè)備中的溫度感應(yīng)組件。
當(dāng)小型移動醫(yī)療設(shè)備正在充電時，必須不斷監(jiān)視可充電電池的工作溫度。這是因為在監(jiān)視過程中使用的電化學(xué)反應(yīng)主要取決于溫度，因此快速，準(zhǔn)確的分析至關(guān)重要。
連續(xù)葡萄糖監(jiān)測（GCM）補(bǔ)丁可監(jiān)測糖尿病患者的血糖水平。這里，NTC傳感器用于測量溫度，因為這會影響結(jié)果。
持續(xù)氣道正壓（CPAP）治療使用一臺機(jī)器來幫助患有睡眠呼吸暫停的人在睡眠期間更輕松地呼吸。同樣，對于嚴(yán)重的呼吸道疾病（例如COVID-19），機(jī)械呼吸機(jī)通過將空氣輕柔地壓入其肺部并清除二氧化碳來接管患者的呼吸。在這兩種情況下，玻璃封裝的NTC傳感器都集成在加濕器，氣道導(dǎo)管和進(jìn)氣口中，以測量空氣溫度，以確保患者保持舒適。
最近的大流行推動了對具有長期穩(wěn)定性的NTC傳感器更高的靈敏度和精度的要求。新的病毒測試儀具有嚴(yán)格的溫度控制要求，以確保樣品和試劑之間的反應(yīng)一致。智能手表還集成了體溫監(jiān)測系統(tǒng)，以警告潛在的疾病。
