NTC熱敏電阻的應用
發(fā)布時間：2018-5-30 瀏覽次數(shù)：10269
1 NTC熱敏電阻簡介半導體熱敏電阻器是利用半導體材料的電阻率隨溫度變化的性質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,實為負溫度系數(shù)之意,它是一種以鈦酸鋇為主要成分的高技術半導體功能陶瓷材料,其主要的特點是在工作溫度范圍內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用于家用電器產(chǎn)品中,以達到自動增益調整、過負荷保護、溫度控制、溫度補償、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,其電阻)溫度特性關系為RT=R0eB1T-1T0,式中:RT、R0-溫度T、T0時的電阻值;T-熱力學溫度;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。可見a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端電壓和電流成正比,因為電壓低時電流也小,溫度沒有顯著升高,它的電流和電壓關系符合歐姆定律。但當電流增加到一定數(shù)值時,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熱敏電阻應用實例分析
2.1 在電風扇溫控電路中的應用
電風扇溫控開關電路,圖中VD1~VD4組成的橋式整流電路和單相可控硅VS構成主回路,運算放大器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為溫度預置元件,調節(jié)RP可將溫度預置在某一溫度狀態(tài)。當環(huán)境溫度低于預置溫度時,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導通,串接在主電路中的電風扇接入市電并開始運轉。電路中的開關S為溫控選擇開關,如果合上S,則溫控電路將不起作用,只有斷開S時溫控電路才起作用,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)絡組成。
集成運放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)絡反饋到放大器的輸入端3腳。因為RC選頻網(wǎng)絡的反饋系數(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常采用具有負溫度系數(shù)的NTC熱敏電阻以便順利起振。當振蕩器的輸出幅度增大時,流過Rf的電流增強,隨熱敏電阻的溫度上升其電阻變小,使放大器的增益下降,從而自動調節(jié)振蕩輸出信號趨于穩(wěn)定。
2.3 溫度補償
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),采用負的溫度系數(shù)的熱敏電阻進行補償,可以抵消由于溫度變化所產(chǎn)生的誤差。實際應用時,將負溫度系數(shù)的熱敏電阻與錳銅絲電阻并聯(lián)后再與被補償元件串聯(lián),如圖5所示。
2.4 熱敏電阻測溫電路
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