热敏电阻分类
NTC热敏电阻－很高的负电阻温度系数
主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧 化物 混合烧结而成，改变混合物的成分和配比 就可以获得测温范围、阻值及温度系数不同的 NTC热敏电阻。 应用：点温、表面温度、温差、温场等测量 自动控制及电子线路的热补偿线路
2. 热敏电阻的结构
构成：热敏探头、引线、壳体 二端和三端器件： 为直热式，即热敏电阻直接由连 接的电路获得功率； 四端器件：旁热式 体积达到小型化与超小型化。
⑵ 温度控制
简 易 温 度 控 制 器
加热指 示灯

由VR设定动作温度。如下：实际温度低时， R t 大，VT1的be之间电压 大于导通电压，VT1导通，相继VT2也导通，继电器吸合，电热丝加热。 当实际温度达到要求控制的温度时，由于R t（NTC型）的阻值降低，使 VTl的be电压过低 (< 0.6V) , VTl截止，相继VT2截止，继电器断开，电热 丝断电而停止加热。这样便达到控制温度的目的。
将B值及R0=R20 代入式就确定了热敏电阻的温度特性:
热敏电阻的电阻温度系数
热敏电阻在其本身温度变化1℃时，电 阻值的相对变化量 1 dRT B 2 RT dT T B和α值是表征热敏电阻材料性能的两个重要 参数，热敏电阻的电阻温度系数比金属丝的电 阻温度系数高很多，所以它的灵敏度很高。
4. 热敏电阻的主要参数
⑴ 标称电阻值RH : 在环境温度为25±0.2℃时测得的电阻 值，又称冷电阻。其大小取决于热敏电阻的材料和几 何尺寸。 ⑵ 材料常数B(K)：描述材料特性的一个常数，取决于热 敏电阻材料的激活能力，值大，灵敏度高。 (3)电阻温度系数 α：指温度升高 1℃时，电阻值的相对变 化量。电阻率越高，温度系数也越大。 (4)耗散系数H 指热敏电阻的温度与周围介质的温度相差 1℃时热敏电阻所耗散的功率，单位为mW /℃； (5) 热容量C 热敏电阻的温度变化1℃所需吸收或释放的 热量，单位为J／℃；
1. 热敏电阻特点与类型
正温度系数(PTC) 负温度系数(NTC) 临界温度系数(CTR)
热敏电阻典型特性
热敏电阻分类
PTC热敏电阻－正温度系数
钛酸钡掺合稀土元素烧结而成 用途： 各种电器设备的过热保护， 发热源的定温控制，限流元件。
CTR热敏电阻－临界温度系数
以三氧化二钒与钡、硅等氧化物，在磷、硅氧 化物在弱还原气氛中混合烧结而成。在某个温度 上电阻值急剧变化,具有开关特性。 用途：温度开关
2 半导体热敏电阻传感器
应用范围很广，可在宇宙航船、医学、工业及 家用电器等方面用作测温、控温、温度补偿、 流速测量、液面指示等。
1. 金属热电阻传感器
工业广泛使用，－ 200 ～ +500℃范围温度测量。 在特殊情况下，测量的低温端可达3.4K，甚至 更低，1K左右。高温端可测到1000℃。 温度测量的特点：精度高、适于测低温。 传感器的测量电路：经常使用电桥，精度较高 的是自动电桥。 为消除由于连接导线电阻随环境温度变化而造 成的测量误差，常采用三线制和四线制连接法。
热电阻结构
小型铂热电阻
汽车用水温传感器及水温表源自铜热电阻7.3.2 半导体热敏电阻



利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成 由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结 优 点： 热敏电阻的温度系数比金属大（4～9倍） 电阻率大，体积小，热惯性小，适于测量点温、 表面温度及快速变化的温度。 结构简单、机械性能好。 缺点：线性度较差，复现性和互换性较差。
2. 半导体热敏电阻传感器
⑴ 温度测量 ⑵ 温度控制 ⑶ 温度补偿 ⑷ 流量测量
⑴ 温度测量
热 敏 电 阻 点 温 计

开关S旋到1处接通校正电路，调节R6使显示仪表的指针转至测量 上限，用以消除由于电源E电压变化产生的误差。 当热敏电阻感温元件插入被测介质后，再将切换开关旋到2处， 接通测量电路，这时显示仪表的示值即为被测介质的温度值。
⑶ 温度补偿
仪 表 中 的 电 阻 温 度 补 偿 电 路
改善温度系数非线性
金属一般具有正的温度系数， 采用负温度系数的热敏电阻进行补偿， 可以抵消由于温度变化所产生的误差
(4) 流量测量

热式质量流量计
– 原理：流体中热传递与热转移与流体质量的关系。 – 利用外热源对被测流体加热，测量因流体流动造成 的温度场变化，从而测得流体的质量流量。 P – 流量方程式：

使用最广泛的热电阻材料是铂和铜
1. 常用热电阻

铂热电阻 主要作为标准电阻温度计，广泛应用于温度 基准、标准的传递。

铜热电阻
测量精度要求不高且温度较低的场合，测量 范围一般为―50～150℃。
⑴ 铂热电阻 目前最好材料

长时间稳定的复现性可达10-4 K ，是目前测温 复现性最好的一种温度计。

热敏电阻的结构形式
热敏电阻外形
MF12型 NTC热敏电阻
聚脂塑料封装 热敏电阻
其他形式的热敏电阻
玻璃封装NTC 热敏电阻
MF58 型热敏电阻
其他形式的热敏电阻
带安装孔的热敏电阻
大功率PTC热敏电阻
其他形式的热敏电阻
贴片式NTC热敏电阻
其他形式的热敏电阻
MF5A-3型热敏电阻
MF58型（珠形）高精 度负温度系数热敏电阻
(6) 能量灵敏度G （W） 使热敏电阻的阻值变化1％所需耗散的功率。
G ( H / ) 100
(7) 时间常数τ 温度为T0的热敏电阻突然置于温 度为 T 的介质中，热敏电阻的温度增量 ΔT= 0.63 (T－T0) 时所需的时间。
C/H
(8) 额定功率PE 在标准压力（750mmHg）和规 定的最高环境温度下，热敏电阻长期连续使用 所允许的耗散功率，单位为W。在实际使用时， 热敏电阻所消耗的功率不得超过额定功率。
非标热敏电阻
3. 热敏电阻的主要特性
⑴ 温度特性
RT R0 e
1 1 B T T0
R0 e
1 1 B 273 t 273 t 0
NTC型热敏电阻，在较小的温度范围内，电阻-温度特性 式中 RT , R0——热敏电阻在绝对温度T，T0时的阻值( Ω )； T0, T ——介质的起始温度和变化温度（K）； t0 , t ——介质的起始温度和变化温度（℃）； B ——热敏电阻材料常数，一般为2000～6000K， 其大小取决于热敏电阻的材料。
RT 1 1 B ln R0 T T0
若已知两个电阻值以及相应的温度值，就可求得B值。 一般取20℃和100℃时的电阻R20 和R100计算B值， 即将T=373K，T0=293K代入上式，则
R20 B 1365 ln R100

两线制
Es

R2
R1
A
R3
r Rt
图9.17 两线制
这种引线方式简单、费用低，
但是引线电阻以及引线电阻
的变化会带来附加误差。

r
两线制适于引线不长、测温
精度要求较低的场合。
2r/R≤10-3时，
误差才可忽略
三线制
工业用热电阻一般采用三线制，消除引线电阻影响，提高测量精度
G——检流计，R1 ，R2 ，R3——固定电阻， R a——零位调节电阻， R t ——热电阻 热电阻测温电桥的三线制接法
铂丝的电阻值与温度之间的关系，即特性方程如下: 当温度t 在－200℃≤ t ≤0℃时：
Rt R0[1 At B t C ( t 100) t ]
2 3
当温度 t 在0℃≤ t ≤650℃时：
Rt R0[1 At B t ]
2
国内统一设计的工业用标准铂电阻，W（100）≥1.391， R0分为10Ω和100Ω两种，分度号分别为Pt10和Pt100， 并给出其分度表（给出阻值和温度的关系）
2. 热电阻的结构
普 通 工 业 用 热 电 阻 式 温 度 传 感 器
热电阻的结构
电阻丝采用无感绕法（两线圈电流流向相反，电感互相 抵消）绕在绝缘支架上，图b所示。
1—电阻体；2—瓷绝缘套管；3—不锈钢套管；4—安装固定件；5—引线口； 6—接线盒；7—芯柱；8—电阻丝；9—保护膜；10—引线端
四线制接法
精密测量中，采用四线制接法 ，有效消除线路寄生电势。
调零电位器
热电阻测温电桥的四线制接法
四线制
r4

实验室用，高精度测量 四根导线引到现场温度 计。
Rt
r3
V
I
r2 r1
恒流源供电

当压表测量电流很小时， 可完全消除引线电阻影 响。
铂测温电阻传感器

铂测温电阻缺点：响应速度慢、容易破损、 难于测定狭窄位置的温度。
⑵ 伏安特性


在稳态情况下，通过热敏电阻的电流I与其两端的电压 U之间的关系。 当流过热敏电阻的电流很小时:不足以使之加热。电阻 值只决定于环境温度，伏安特性是直线，遵循欧姆定 律。主要用来测温。 当电流增大到一定值时：流过热敏电阻的电流使之加 热，本身温度升高，出现负阻特性。因电阻减小，即 使电流增大，端电压反而下降。其所能升高的温度与 环境条件 ( 周围介质温度及散热条件 ) 有关。当电流和 周围介质温度一定时，热敏电阻的电阻值取决于介质 的流速、流量、密度等散热条件。可用它来测量流体 速度和介质密度。

现逐渐使用能大幅度改善上述缺点的极细型铠 装铂测温电阻，因而使应用领域进一步扩大。
主要应用：钢铁、石油化工的各种工艺过程； 纤维等工业的热处理工艺；食品工业的各种自 动装置；空调、冷冻冷藏工业；宇航和航空、 物化设备及恒温槽 。