热敏电阻是一种其电阻值随温度变化而变化的半导体材料,它们广泛应用于各个工业和民用领域,具有非常宽广的发展前景。热敏电阻可分为两类:正温度系数(PTC)热敏电阻和负温度系数(NTC)热敏电阻。
PTC热敏电阻主要特点包括在特定温度下电阻急剧增加,其材料通常以钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)或钛酸铅(PbTiO3)为主要成分,并掺杂有微量的其他元素如铌(Nb)、钽(Ta)、铋(Bi)、锑(Sb)、钇(Y)、镧(La)等,用以控制电荷载流子浓度,实现半导体化。这些材料在特定的烧结条件下会表现出正温度系数的特性。PTC热敏电阻的一个显著特点是其电阻率在居里点附近会急剧增加,这被称为PTC效应,其成因与材料的铁电性及其在居里温度附近发生的相变有关。
PTC热敏电阻的应用范围非常广泛,包括工业温度测量与控制、汽车温度检测与调节,以及民用设备中的水温控制、空调器与冷库温度的监控等。除了测量元件的功能,PTC热敏电阻还可以作为加热元件和限流器使用。PTC热敏电阻还可以作为热敏开关使用,具备控制温度和过载保护的双重作用。
而NTC热敏电阻则随温度升高而电阻值呈指数关系减小,其材料主要是由锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等金属氧化物制成的半导体陶瓷。NTC热敏电阻的电阻率和材料常数会受到材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态的影响。NTC热敏电阻的应用也十分广泛,主要用于测温、控温、温度补偿等方面。NTC热敏电阻测量的温度范围很广,精度可以达到0.1℃,能够感应非常细微的温度变化。
在工业应用方面,PTC热敏电阻因其温度特性,在电流通过后会产生发热现象,当超过材料的居里点温度时,电阻会迅速增加,限制电流的进一步上升。通过这一机制,PTC热敏电阻可以实现自我调节温度,避免过热。利用这一特性,PTC热敏电阻可用于暖风器、电烙铁、烘衣柜等加热设备的温度控制,并起到过热保护的作用。同样,NTC热敏电阻也因其独特的温度特性,被广泛应用于电器的温度检测和过热保护中。
热敏电阻的特殊之处在于它们可以在微小的空间内进行温度测量,而且电阻值可在较宽的范围内任意选择,具有良好的稳定性和过载能力。这些特性使得热敏电阻在精确测量、控制和电路补偿等方面都显示出其重要性。此外,它们体积小,易加工成复杂形状,可以大批量生产,因此在电子设备、家用电器、医疗仪器和工业自动化设备中具有不可替代的作用。随着材料科学和电子技术的不断发展,热敏电阻的应用领域和功能也在不断拓展和深化。