熱敏電阻和壓敏電阻的工作原理?熱敏電阻是一種特殊材料制成的電阻,其電阻值會随溫度的變化而變化根據阻值變化系數的不同,熱敏電阻分為兩類,一類叫做正溫度系數熱敏電阻(PTC),其電阻值随溫度的升高而升高;另一類叫做負溫度系數熱敏電阻(NTC),其電阻值随溫度的升高而降低,下面我們就來說一說關于熱敏電阻和壓敏電阻的工作原理?我們一起去了解并探讨一下這個問題吧!
熱敏電阻和壓敏電阻的工作原理
熱敏電阻簡介熱敏電阻是一種特殊材料制成的電阻,其電阻值會随溫度的變化而變化。根據阻值變化系數的不同,熱敏電阻分為兩類,一類叫做正溫度系數熱敏電阻(PTC),其電阻值随溫度的升高而升高;另一類叫做負溫度系數熱敏電阻(NTC),其電阻值随溫度的升高而降低。
負溫度系數熱敏電阻(NTC)
正溫度系數熱敏電阻(PTC)
熱敏電阻工作原理正溫度系數熱敏電阻(PTC)
PTC一般是以钛酸鋇為主要材料的,在钛酸鋇中添加少量稀土元素,通過高溫燒結而成。钛酸鋇是一種多晶體材料,其内部晶體與晶體之間存在晶體粒子界面,當溫度較低時,由于内電場的作用,導電電子是很容易越過粒子界面的,這個時候,其電阻值會比較小。當溫度升高時,内電場會受到破壞,導電電子很難越過粒子界面,此時的電阻值就會上升。
負溫度系數熱敏電阻(NTC)
NTC一般是以氧化钴、氧化鎳等金屬氧化物材料制成的。這類金屬氧化物内部的電子和空穴較少,其電阻值就會較高,當溫度升高時,其内部電子和空穴的數量會随之增加,電阻值就會降低。
熱敏電阻的優缺點優點
靈敏度高,熱敏電阻的溫度系數要比金屬大10-100倍以上,能夠檢測出10-6℃的溫度變化;工作溫度範圍寬,常溫器件适用于-55℃~315℃,高溫器件适用溫度高于315℃(目前最高可達到2000℃),低溫器件适用于-273℃~-55℃;體積小,能夠測量其他溫度計無法測量空間的溫度。
缺點
熱敏電阻的缺點主要是阻值與溫度的關系非線性嚴重;而且元件的一緻性差,互換性差;一旦出現損壞是難以找到可互換的産品。不僅如此,熱敏電阻的元件易老化,穩定性也是比較差的;而且除特殊高溫熱敏電阻外,絕大多數熱敏電阻僅适合0~150℃範圍。
熱敏電阻的應用熱敏電阻最主要的應用是作為溫度檢測元件的,溫度檢測通常采用的是負溫度系數的熱敏電阻,也就是NTC。像是常用的家用電器,比如電飯鍋、電磁爐等,都會用到熱敏電阻。
超溫報警器電路
上圖是一個由熱敏電阻作為溫度檢測元件構成的超溫報警器電路。
其工作原理為:當環境或者被檢測的溫度較低時,熱敏電阻RT的阻值較高,此時邏輯門IC-1的輸入端為高電平,經過IC-1反相後為低電平,此時三極管VT1的基極為低電平,VT1截止,繼電器不動作;經IC-2反相後輸出為高電平,LED不發光;IC-3輸入端為低電平,由IC-3及IC-4組成的振蕩電路不工作,揚聲器無聲音輸出。
當溫度上升時,RT的阻值減小,當溫度上升到一定值時,IC-1的輸入端變為低電平,經反相後輸出高電平,此時三極管VT1的基極為高電平,三極管導通,繼電器線圈得電動作,控制後面的負載工作;經IC2反相後輸出低電平,LED發光;IC-3輸入端為高電平,振蕩器工作,揚聲器發出聲音報警。
熱敏電阻除了作為溫度檢測元件以外,還有以下幾種應用。
NTC在開關電源中的應用
開關電源是AC-DC-AC-DC的工作過程,交流電經過整流後,會通過電容濾波,在通電的瞬間,由于要向電容充電,瞬間的電流會比正常工作時大很多,這就會對前面的整流部分,保險管已經電網造成一定的沖擊。通常會在開關電源的輸入端串聯NTC,由于NTC在常溫下阻值高,在通電的瞬間會起到一定的限流作用,電流流過會使NTC發熱,随着溫度的升高,其電阻值會減小,此時就會相當于一根導線,保證電源的正常運行。
PTC消磁電阻
老式的顯像管(CRT)電視是通過電磁場改變電子束的運動方向來顯示圖像的。受環境磁場或地磁的影響,會使電子束發生偏離,從而影響顯示的圖像以及色彩。在電視開機的時候,需要對顯像管進行消磁處理。消磁線圈是包圍在顯像管周圍的,通入工頻交流電就可以達到消磁目的,而消磁的過程隻需在上電的瞬間。
在消磁電路中接入PTC,就可以達到消磁後自動斷電的目的。常溫下由于PTC阻值較小,此時交流電會通過消磁電阻向消磁線圈供電,有電流流過會使消磁電阻溫度升高,随着溫度的升高,其電阻值會上升,就會使整個消磁電路的電流減小,使消磁線圈停止工作。
PTC加熱闆
傳統的電加熱一般采用的是鎢絲作為發熱材料,而其壽命較短,抗震能力弱。很多的家用電器,如暖風機、空調的電輔助加熱都采用了PTC作為加熱材料。PTC的使用壽命比鎢絲要長很多,而且随着加熱溫度的上升,PTC的電阻值也會随之上升,其工作電流就會慢慢減小,當溫度下降後,電阻值下降,電流上升,能夠起到一定的自動恒溫目的。