NTC熱敏電阻的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2018-5-30 瀏覽次數(shù)：10283
1 NTC熱敏電阻簡介半導(dǎo)體熱敏電阻器是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化的性質(zhì)制成的溫度敏感元件,按其溫度特性分為正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器、負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器和臨界溫度系數(shù)(CTR)熱敏電阻器等幾類。NTC是NegativeTemperatureCoefficient的縮寫,實(shí)為負(fù)溫度系數(shù)之意,它是一種以鈦酸鋇為主要成分的高技術(shù)半導(dǎo)體功能陶瓷材料,其主要的特點(diǎn)是在工作溫度范圍內(nèi)電阻隨溫度的升高而降低。利用其基本的電阻)溫度特性、電壓)電流特性,NTC系列熱敏電阻已廣泛應(yīng)用于家用電器產(chǎn)品中,以達(dá)到自動(dòng)增益調(diào)整、過負(fù)荷保護(hù)、溫度控制、溫度補(bǔ)償、穩(wěn)壓穩(wěn)幅等作用。
1電阻-溫度特性
圖1是NTC型熱敏電阻的阻)溫特性圖。用于測量的NTC型熱敏電阻,在較小的溫度范圍內(nèi),其電阻)溫度特性關(guān)系為RT=R0eB1T-1T0,式中:RT、R0-溫度T、T0時(shí)的電阻值;T-熱力學(xué)溫度;B-熱敏電阻材料常數(shù),一般取2000~6000K,可由下式表示
電阻溫度系數(shù)
若B=4000K,T=323.15K(50°C),則a=-3.8%/°C?？梢奱是表征熱敏電阻材料性能的重要參數(shù)。
1.2 伏安特性
把靜態(tài)情況下熱敏電阻上的端電壓與通過熱敏電阻的電流之間的關(guān)系稱為伏安特性。它是熱敏電阻的重要特性,如圖2所示。
熱敏電阻只有在小電流范圍內(nèi)端電壓和電流成正比,因?yàn)殡妷旱蜁r(shí)電流也小,溫度沒有顯著升高,它的電流和電壓關(guān)系符合歐姆定律。但當(dāng)電流增加到一定數(shù)值時(shí),元件由于溫度升高而阻值下降,故電壓反而下降。因此,要根據(jù)熱敏電阻的允許功耗來確定電流,在測溫中電流不能選得太高。
2 NTC熱敏電阻應(yīng)用實(shí)例分析
2.1 在電風(fēng)扇溫控電路中的應(yīng)用
電風(fēng)扇溫控開關(guān)電路,圖中VD1~VD4組成的橋式整流電路和單相可控硅VS構(gòu)成主回路,運(yùn)算放大器IC2作為溫控電路的比較器,IC2的輸入端電阻R1~R4組成單臂電橋。VS的控制極連接IC2的輸出端,受IC2的輸出控制。降壓電阻R0和電源集成塊IC1組成簡單電源,為電橋和比較器提供直流電壓。橋臂R2~R4阻值固定且相等,橋臂R1阻值可變,由電位器RP和具有負(fù)溫度系數(shù)的NTC熱敏電阻RT組成。RT為溫控電路的溫度傳感元件,其阻值隨環(huán)境溫度而變化,RP為溫度預(yù)置元件,調(diào)節(jié)RP可將溫度預(yù)置在某一溫度狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境溫度低于預(yù)置溫度時(shí),R1阻值較大,使比較器IC2同相輸入端電壓低于反向輸入端電壓,即UR2UR4,IC2輸出高電平觸發(fā)VS導(dǎo)通,串接在主電路中的電風(fēng)扇接入市電并開始運(yùn)轉(zhuǎn)。電路中的開關(guān)S為溫控選擇開關(guān),如果合上S,則溫控電路將不起作用,只有斷開S時(shí)溫控電路才起作用,這樣可供人們隨意選擇。
2.2 在RC振蕩器中的應(yīng)用
RC橋式振蕩器,又稱文氏橋振蕩器,它由同相放大器和具有選頻作用的RC串并聯(lián)正反饋網(wǎng)絡(luò)組成。
集成運(yùn)放LM741組成同相放大電路,6腳輸出頻率為f0的信號通過RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)反饋到放大器的輸入端3腳。因?yàn)镽C選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)F=1/3,因此,只要使放大器的放大倍數(shù)Auf=3,就能滿足振幅平衡條件;由于同相放大器的輸入信號與輸出信號的相位差為0b,RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的移相也為0b,所以信號的總相移滿足相位平衡條件,屬正反饋。因此,電路對信號中頻率為f0的分量能夠產(chǎn)生自激振蕩,而其他的頻率分量由于選頻網(wǎng)絡(luò)的作用,反饋電壓低,相移不為零,則不產(chǎn)生自激振蕩。
RC橋式振蕩電路的振蕩頻率取決于RC選頻回路的R1、R2、C1、C2參數(shù)。通常情況下,R1=R2=R,C1=C2=C,振蕩頻率為f0=12PRC。
在RC橋式振蕩器電路中,反饋電阻Rf常采用具有負(fù)溫度系數(shù)的NTC熱敏電阻以便順利起振。當(dāng)振蕩器的輸出幅度增大時(shí),流過Rf的電流增強(qiáng),隨熱敏電阻的溫度上升其電阻變小,使放大器的增益下降,從而自動(dòng)調(diào)節(jié)振蕩輸出信號趨于穩(wěn)定。
2.3 溫度補(bǔ)償
儀表中通常用的一些零件,多數(shù)是用金屬絲制成的,例如線圈、線繞電阻等。金屬一般具有正的溫度系數(shù),采用負(fù)的溫度系數(shù)的熱敏電阻進(jìn)行補(bǔ)償,可以抵消由于溫度變化所產(chǎn)生的誤差。實(shí)際應(yīng)用時(shí),將負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻與錳銅絲電阻并聯(lián)后再與被補(bǔ)償元件串聯(lián),如圖5所示。
2.4 熱敏電阻測溫電路
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