正溫度係數熱敏電阻

熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度係數不同分為正溫度係數熱敏電阻器（PTC）和負溫度係數熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度係數熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度係數熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬於半導體器件。

但需要注意的是：熱敏電阻在進出口環節不屬於稅目85.41項下的半導體器件。

熱敏電阻將長期處於不動作狀態；當環境溫度和電流處於c區時，熱敏電阻的散熱功率與發熱功率接近，因而可能動作也可能不動作。熱敏電阻在環境溫度相同時，動作時間隨著電流的增加而急劇縮短；熱敏電阻在環境溫度相對較高時具有更短的動作時間和較小的維持電流及動作電流。

1、ptc效應是一種材料具有ptc(positive temperature coefficient）效應，即正溫度係數效應，僅指此材料的電阻會隨溫度的升高而增加。如大多數金屬材料都具有ptc效應。在這些材料中，ptc效應表現為電阻隨溫度增加而線性增加，這就是通常所說的線性ptc效應。

2、非線性ptc效應經過相變的材料會呈現出電阻沿狹窄溫度範圍內急劇增加幾個至十幾個數量級的現象，即非線性ptc效應，相當多種類型的導電聚合體會呈現出這種效應，如高分子ptc熱敏電阻。這些導電聚合體對於製造過電流保護裝置來說非常有用。

3、高分子ptc熱敏電阻用於過流保護高分子ptc熱敏電阻又經常被人們稱為自恢復保險絲（下面簡稱為熱敏電阻），由於具有獨特的正溫度係數電阻特性，因而極為適合用作過流保護器件。熱敏電阻的使用方法象普通保險絲一樣，是串聯在電路中使用。

當電路正常工作時，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯在電路中不會阻礙電流通過；而當電路因故障而出現過電流時，熱敏電阻由於發熱功率增加導致溫度上升，當溫度超過開關溫度（ts，見圖1）時，電阻瞬間會劇增，迴路中的電流迅速減小到安全值。為熱敏電阻對交流電路保護過程中電流的變化示意圖。熱敏電阻動作后，電路中電流有了大幅度的降低，圖中t為熱敏電阻的動作時間。由於高分子ptc熱敏電阻的可設計性好，可通過改變自身的開關溫度（ts）來調節其對溫度的敏感程度，因而可同時起到過溫保護和過流保護兩種作用，如kt16－1700dl規格熱敏電阻由於動作溫度很低，因而適用於鋰離子電池和鎳氫電池的過流及過溫保護。環境溫度對高分子ptc熱敏電阻的影響高分子ptc熱敏電阻是一種直熱式、階躍型熱敏電阻，其電阻變化過程與自身的發熱和散熱情況有關，因而其維持電流（ihold）、動作電流（itrip）及動作時間受環境溫度影響。當環境溫度和電流處於a區時，熱敏電阻發熱功率大於散熱功率而會動作；當環境溫度和電流處於b區時發熱功率小於散熱功率，高分子ptc熱敏電阻由於電阻可恢復，因而可以重複多次使用。圖6為熱敏電阻動作后，恢復過程中電阻隨時間變化的示意圖。電阻一般在十幾秒到幾十秒中即可恢復到初始值1.6倍左右的水平，此時熱敏電阻的維持電流已經恢復到額定值，可以再次使用了。面積和厚度較小的熱敏電阻恢復相對較快；而面積和厚度較大的熱敏電阻恢復相對較慢。

溫度特性

熱敏電阻的電阻－溫度特性可近似地用下式表示：R=R0exp{B（1/T-1/T0)}：R：溫度T(K）時的電阻值、Ro：溫度T0、（K）時的電阻值、B:B值、*T(K)=t(ºC)+273.15。實際上，熱敏電阻的B值並非是恆定的，其變化大小因材料構成而異，最大甚至可達5K/°C。因此在較大的溫度範圍內應用式1時，將與實測值之間存在一定誤差。此處，若將式1中的B值用式2所示的作為溫度的函數計算時，則可降低與實測值之間的誤差，可認為近似相等。

BT=CT2+DT+E，上式中，C、D、E為常數。另外，因生產條件不同造成的B值的波動會引起常數E發生變化，但常數C、D不變。因此，在探討B值的波動量時，只需考慮常數E即可。常數C、D、E的計算，常數C、D、E可由4點的（溫度、電阻值）數據（T0,R0).(T1,R1）.(T2,R2）and(T3,R3），通過式3～6計算。首先由式樣3根據T0和T1,T2,T3的電阻值求出B1,B2,B3，然後代入以下各式樣。

電阻值計算例：試根據電阻－溫度特性表，求25°C時的電阻值為5(kΩ），B值偏差為50(K）的熱敏電阻在10°C～30°C的電阻值。步驟（1）根據電阻－溫度特性表，求常數C、D、E。To=25+273.15T1=10+273.15T2=20+273.15T3=30+273.15（2）代入BT=CT2+DT+E+50，求BT。（3）將數值代入R=5exp{(BT1/T-1/298.15）}，求R。*T:10+273.15～30+273.15。

熱敏電阻是開發早、種類多、發展較成熟的敏感元器件。熱敏電阻由半導體陶瓷材料組成，利用的原理是溫度引起電阻變化。溫度低於Tc時，晶界處的負電荷被極化電荷部分抵消，使得勢壘高度大幅降低，晶界呈低阻狀態；高於Tc時，自發極化消失，晶界處的負電荷無法得到極化電荷勢壘處於高位，晶界呈高阻狀態。材料整體電阻急劇升高。

若電子和空穴的濃度分別為n、p，遷移率分別為μn、μp，則半導體的電導為：

σ=q（nμn+pμp）。

因為n、p、μn、μp都是依賴溫度T的函數，所以電導是溫度的函數，因此可由測量電導而推算出溫度的高低，並能做出電阻-溫度特性曲線，這就是半導體熱敏電阻的工作原理。

熱敏電阻包括正溫度係數（PTC）和負溫度係數（NTC）熱敏電阻，以及臨界溫度熱敏電阻（CTR）。

不同反應的PTC熱敏電阻還可以串聯在一起，實行不同點的溫度保護，這樣可以使得在如：手機電池，電子、電器等零件在不同溫度階段起到最經濟最優良的保護。

1、靈敏度較高，其電阻溫度係數要比金屬大10～100倍以上，能檢測出10-6℃的溫度變化；2、工作溫度範圍寬，常溫器件適用於-55℃～315℃，高溫器件適用溫度高於315℃（目前最高可達到2000℃），低溫器件適用於-273℃～55℃；

3、體積小，能夠測量其他溫度計無法測量的空隙、腔體及生物體內血管的溫度；

4、使用方便，電阻值可在0.1～100kΩ間任意選擇；

5、易加工成複雜的形狀，可大批量生產；

6、穩定性好、過載能力強．

如圖所示，PTC熱敏電阻是典型具有溫度敏感性的半導體電阻，超過一定的溫度(居里溫度)時，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。

其缺點是：功率極不穩定，功率衰退輻度極大，極易導致半年或幾個月功率發生大幅度衰降而出現水不熱的現象。

應用於電池，安防，醫療、科研、工業電機馬達、航天航空等電子電氣溫度控制相關的領域。