热敏电阻和压敏电阻的工作原理(热敏电阻工作原理及应用)

热敏电阻是一种特殊材料制成的电阻,其电阻值会随温度的变化而变化根据阻值变化系数的不同,热敏电阻分为两类,一类叫做正温度系数热敏电阻(PTC),其电阻值随温度的升高而升高;另一类叫做负温度系数热敏电阻(NTC),其电阻值随温度的升高而降低,下面我们就来说一说关于热敏电阻和压敏电阻的工作原理?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

热敏电阻和压敏电阻的工作原理(热敏电阻工作原理及应用)

热敏电阻和压敏电阻的工作原理

热敏电阻简介

热敏电阻是一种特殊材料制成的电阻,其电阻值会随温度的变化而变化。根据阻值变化系数的不同,热敏电阻分为两类,一类叫做正温度系数热敏电阻(PTC),其电阻值随温度的升高而升高;另一类叫做负温度系数热敏电阻(NTC),其电阻值随温度的升高而降低。

负温度系数热敏电阻(NTC)

正温度系数热敏电阻(PTC)

热敏电阻工作原理

    正温度系数热敏电阻(PTC)

    PTC一般是以钛酸钡为主要材料的,在钛酸钡中添加少量稀土元素,通过高温烧结而成。钛酸钡是一种多晶体材料,其内部晶体与晶体之间存在晶体粒子界面,当温度较低时,由于内电场的作用,导电电子是很容易越过粒子界面的,这个时候,其电阻值会比较小。当温度升高时,内电场会受到破坏,导电电子很难越过粒子界面,此时的电阻值就会上升。

      负温度系数热敏电阻(NTC)

      NTC一般是以氧化钴、氧化镍等金属氧化物材料制成的。这类金属氧化物内部的电子和空穴较少,其电阻值就会较高,当温度升高时,其内部电子和空穴的数量会随之增加,电阻值就会降低。

      热敏电阻的优缺点

        优点

        灵敏度高,热敏电阻的温度系数要比金属大10-100倍以上,能够检测出10-6℃的温度变化;工作温度范围宽,常温器件适用于-55℃~315℃,高温器件适用温度高于315℃(目前最高可达到2000℃),低温器件适用于-273℃~-55℃;体积小,能够测量其他温度计无法测量空间的温度。

          缺点

          热敏电阻的缺点主要是阻值与温度的关系非线性严重;而且元件的一致性差,互换性差;一旦出现损坏是难以找到可互换的产品。不仅如此,热敏电阻的元件易老化,稳定性也是比较差的;而且除特殊高温热敏电阻外,绝大多数热敏电阻仅适合0~150℃范围。

          热敏电阻的应用

          热敏电阻最主要的应用是作为温度检测元件的,温度检测通常采用的是负温度系数的热敏电阻,也就是NTC。像是常用的家用电器,比如电饭锅、电磁炉等,都会用到热敏电阻。

          超温报警器电路

          上图是一个由热敏电阻作为温度检测元件构成的超温报警器电路。

          其工作原理为:当环境或者被检测的温度较低时,热敏电阻RT的阻值较高,此时逻辑门IC-1的输入端为高电平,经过IC-1反相后为低电平,此时三极管VT1的基极为低电平,VT1截止,继电器不动作;经IC-2反相后输出为高电平,LED不发光;IC-3输入端为低电平,由IC-3及IC-4组成的振荡电路不工作,扬声器无声音输出。

          当温度上升时,RT的阻值减小,当温度上升到一定值时,IC-1的输入端变为低电平,经反相后输出高电平,此时三极管VT1的基极为高电平,三极管导通,继电器线圈得电动作,控制后面的负载工作;经IC2反相后输出低电平,LED发光;IC-3输入端为高电平,振荡器工作,扬声器发出声音报警。

          热敏电阻除了作为温度检测元件以外,还有以下几种应用。

          NTC在开关电源中的应用

          开关电源是AC-DC-AC-DC的工作过程,交流电经过整流后,会通过电容滤波,在通电的瞬间,由于要向电容充电,瞬间的电流会比正常工作时大很多,这就会对前面的整流部分,保险管已经电网造成一定的冲击。通常会在开关电源的输入端串联NTC,由于NTC在常温下阻值高,在通电的瞬间会起到一定的限流作用,电流流过会使NTC发热,随着温度的升高,其电阻值会减小,此时就会相当于一根导线,保证电源的正常运行。

          PTC消磁电阻

          老式的显像管(CRT)电视是通过电磁场改变电子束的运动方向来显示图像的。受环境磁场或地磁的影响,会使电子束发生偏离,从而影响显示的图像以及色彩。在电视开机的时候,需要对显像管进行消磁处理。消磁线圈是包围在显像管周围的,通入工频交流电就可以达到消磁目的,而消磁的过程只需在上电的瞬间。

          在消磁电路中接入PTC,就可以达到消磁后自动断电的目的。常温下由于PTC阻值较小,此时交流电会通过消磁电阻向消磁线圈供电,有电流流过会使消磁电阻温度升高,随着温度的升高,其电阻值会上升,就会使整个消磁电路的电流减小,使消磁线圈停止工作。

          PTC加热板

          传统的电加热一般采用的是钨丝作为发热材料,而其寿命较短,抗震能力弱。很多的家用电器,如暖风机、空调的电辅助加热都采用了PTC作为加热材料。PTC的使用寿命比钨丝要长很多,而且随着加热温度的上升,PTC的电阻值也会随之上升,其工作电流就会慢慢减小,当温度下降后,电阻值下降,电流上升,能够起到一定的自动恒温目的。

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