摘 要：  本文介紹了正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）的工作原理，說(shuō)明了它們?cè)?a target="_blank">手機(jī)電池中所起的不同作用，并對(duì)其應(yīng)用作了簡(jiǎn)要說(shuō)明。
關(guān)鍵詞： 正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)；負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC） 溫度特性  過(guò)流保護(hù)
隨著移動(dòng)通訊業(yè)在國(guó)內(nèi)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)的手機(jī)消費(fèi)者越來(lái)越多，由于手機(jī)是靠電池供電的產(chǎn)品，在電池內(nèi)部通常都會(huì)帶有一個(gè)PTC和NTC，很多人不明白它們?cè)陔姵刂兴鸬淖饔?，本文?duì)此作一闡述。
在手機(jī)電池內(nèi)部的PTC和NTC都是屬于熱敏電阻器，熱敏電阻器按其阻抗與溫度特性分為正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻器和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻器。PTC是Positive Temperature Coefficient的英文首字縮寫(xiě)，其含義為正溫度系數(shù)，NTC是Negative Temperature Coefficient 的英文首字縮寫(xiě)，其含義為負(fù)溫度系數(shù)，通常為方便起見(jiàn)，常將這兩種電阻簡(jiǎn)稱(chēng)為PTC和NTC。
一、手機(jī)電池內(nèi)的PTC熱敏電阻介紹
通常意義上的PTC是指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，具有電阻值隨著溫度變化而變化的特性，特別是在居里溫度點(diǎn)附近電阻值躍升有3——7個(gè)數(shù)量級(jí)。此種PTC利用其最基本的電阻溫度特性及電壓——電流特性與電流——時(shí)間特性，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)電子設(shè)備，汽車(chē)及家用電器等產(chǎn)品中，以達(dá)到自動(dòng)消磁、過(guò)熱過(guò)流保護(hù)，馬達(dá)啟動(dòng)，恒溫加熱，溫度補(bǔ)償、延時(shí)等作用。
電池內(nèi)的PTC與上述PTC并不相同，通常被稱(chēng)之為“自恢復(fù)保險(xiǎn)絲”，英文名稱(chēng)為“Polyswitch”，其含義為高分子聚合物開(kāi)關(guān)，它是近幾年出現(xiàn)的新型正溫度系數(shù)過(guò)流過(guò)溫保護(hù)元件，它的特點(diǎn)是當(dāng)溫度達(dá)到某定值時(shí)，其電阻值會(huì)顯著增加，呈高阻狀態(tài)，相當(dāng)于斷開(kāi)回路，而當(dāng)使溫度降低后，它便自動(dòng)復(fù)位導(dǎo)通，恢復(fù)至低阻狀態(tài)，并且這種斷開(kāi)-自動(dòng)恢復(fù)過(guò)程可重復(fù)數(shù)千次，目前主要用于小功率電子設(shè)備的短路及過(guò)載保護(hù)。
?　自恢復(fù)保險(xiǎn)絲主要以經(jīng)過(guò)特殊處理的聚合樹(shù)酯(Polymer)為基礎(chǔ)，摻入導(dǎo)體（如碳元素）而構(gòu)成。在正常情況下，聚合樹(shù)酯將導(dǎo)體微粒緊密束縛于結(jié)晶狀的結(jié)構(gòu)內(nèi)，構(gòu)成一種低阻抗(幾毫歐至幾十毫歐)煉鍵，線路上流經(jīng)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的電流所產(chǎn)生的熱量很小，不會(huì)改變聚合樹(shù)酯的晶狀結(jié)構(gòu)，從而電路保持低阻導(dǎo)通。然而，當(dāng)電流急劇增加時(shí)，自復(fù)保險(xiǎn)絲的溫度也會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)迅速上升，過(guò)高的溫度會(huì)使聚合樹(shù)酯由結(jié)晶狀變成膠狀，這時(shí)被束縛在聚合樹(shù)酯上的導(dǎo)體便會(huì)分離，阻抗迅速提高，使回路的電流迅速變小，達(dá)到保護(hù)目的，在回路電流變小后，若導(dǎo)致過(guò)流的故障并未排除，回路中仍會(huì)保持一定的電流值，該電流會(huì)使PTC保持在發(fā)熱狀態(tài)，并維持高阻態(tài)，待過(guò)流故障排除后，溫度下降，導(dǎo)體煉鍵又重新建立，PTC會(huì)自動(dòng)恢復(fù)成低阻抗導(dǎo)體。
自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的保護(hù)動(dòng)作時(shí)間是衡量它好壞的一個(gè)重要參數(shù)，該參數(shù)與其內(nèi)阻、環(huán)境溫度和動(dòng)作前所流過(guò)的電流大小有關(guān)，環(huán)境溫度越高，內(nèi)阻或電流越大，其溫度上升越快，因此其保護(hù)動(dòng)作越快。
由于自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是串聯(lián)在電源電路中使用，在流過(guò)電流時(shí)，需要消耗一定的電能，因此它的內(nèi)阻也是一個(gè)重要參數(shù)，從耗能與對(duì)外供電能力上看，其內(nèi)阻越小越好，但內(nèi)阻小會(huì)使過(guò)流保護(hù)時(shí)的反應(yīng)速度變慢，并會(huì)使保護(hù)后維持其發(fā)熱的電流較大，因此在實(shí)際使用中，應(yīng)按具體的應(yīng)用情況來(lái)選擇合適規(guī)格的PTC。
    由于自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的以上特性，在手機(jī)電池中被廣泛應(yīng)用于過(guò)流和短路保護(hù)，使電池的安全性得以提高。
　　自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的型號(hào)、規(guī)格很多，僅美國(guó)瑞侃公司生產(chǎn)的就有十多個(gè)系列，每一系列又有十幾個(gè)規(guī)格。國(guó)內(nèi)也有不少?gòu)S家生產(chǎn)此類(lèi)PTC，如維安、中基、亞光、武進(jìn)等等，某些品牌的質(zhì)量也相當(dāng)不錯(cuò)。
二、手機(jī)電池中的NTC熱敏電阻介紹
對(duì)于許多從事電子行業(yè)的人來(lái)說(shuō)，對(duì)NTC熱敏電阻并不陌生，它是一種以過(guò)渡金屬氧化物為主要原材料，采用電子陶瓷工藝制成的熱敏半導(dǎo)體陶瓷元件，它的電阻值隨溫度升高而降低，利用這一特性可制成測(cè)溫、溫度補(bǔ)償和控溫元件，又可以制成功率型元件，抑制電路的浪涌電流。它的價(jià)格低廉，在電子產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用，而且具有多種封裝型式，能夠很方便地應(yīng)用到各種電路中。
電池中的NTC大多數(shù)為貼片封裝，其大小從0402到0805都有，它在電池中主要起溫度監(jiān)測(cè)的作用，在電池的充、放電過(guò)程中，手機(jī)根據(jù)其阻值大小來(lái)判斷電池溫度，而后作相應(yīng)控制，如停止充電或涓流充電等。
NTC根據(jù)材料、工藝等不同情況，有不同的阻值和溫度變化特性，其阻值隨溫度的變化曲線是非線性的，其特性符合以下公式：

式中的R25是熱敏電阻在25℃室溫下的阻值，B是熱敏電阻材料的開(kāi)爾文(Kelvins)常數(shù)，T是熱敏電阻的實(shí)際攝氏溫度。
對(duì)常溫下同樣阻值的熱敏電阻，由于其B值的不同，其電阻-溫度特性曲線將有很大的差異，下圖為阻值相同而B(niǎo)值不同的NTC熱敏電阻的溫度特性曲線。

從上圖可以看出，即使常溫下相同阻值的熱敏電阻，由于B值的不同，無(wú)論在高溫還是低溫中，其阻抗變化均不一樣，因此在使用中，根據(jù)實(shí)際情況不僅要選用適當(dāng)阻值的NTC，同時(shí)還要考慮選用適當(dāng)B值的NTC。在熱敏電阻廠家提供的型號(hào)規(guī)格中，除了阻值、B值與封裝外，還包括阻值誤差精度和B值誤差精度，在精密測(cè)量中，此點(diǎn)尤為要注意。
NTC的型號(hào)、規(guī)格也很多，國(guó)外的知名廠家有日本三菱、日本TDK、日本立山、韓國(guó)的EXPAND等等，國(guó)內(nèi)也有不少?gòu)S家，某些品牌的質(zhì)量也相當(dāng)不錯(cuò)。
三、PTC和NTC在手機(jī)電池中的應(yīng)用實(shí)例
下圖為某品牌諾基亞3310手機(jī)電池的典型電路圖，該電路組裝在一個(gè)小電路板上，放置于電池內(nèi)部，圖中的FA1為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，其型號(hào)為美國(guó)瑞侃公司的VTP210S，它裝配在電池的側(cè)面，串聯(lián)在電芯的正極與輸出正極之間，起溫度保護(hù)與過(guò)流保護(hù)的作用。
圖中的RT為熱敏電阻，為貼片封裝，裝配在電池前端的電路板上，其阻值為10k，B值為4000K。在電路中起溫度檢測(cè)的作用，手機(jī)通過(guò)它來(lái)判斷電池溫度。圖中的R3為ID電阻，手機(jī)用其判斷電池類(lèi)型，在3310手機(jī)電池中，ID電阻為75k的是鋰離子電池，ID電阻為5k6的是鎳氫電池，鋰離子電池與鎳氫電池所用的熱敏電阻一樣。
需要說(shuō)明的另外一點(diǎn)是，在鋰離子電池中的PTC是起第二重保護(hù)作用，假設(shè)在電池被短路情況下，由于保護(hù)電路的反應(yīng)速度（微秒極，典型值為5微秒）遠(yuǎn)快于PTC的反應(yīng)速度，因此最先起保護(hù)作用的是保護(hù)電路，在保護(hù)電路失效后，PTC才起作用。但由于在鎳氫電池中無(wú)需保護(hù)電路，因此只靠PTC起保護(hù)作用。
圖中虛框內(nèi)為鋰離子電池保護(hù)電路，該保護(hù)回路由兩個(gè)MOSFET（V1、V2）和一個(gè)控制IC（N1）外加一些阻容元件構(gòu)成。控制IC的VDD與V-分別負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池電壓與回路電流，并控制兩個(gè)MOSFET的柵極，MOSFET在電路中起開(kāi)關(guān)作用，分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷，C3為延時(shí)電容，該電路具有過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)與短路保護(hù)功能，其具體工作原理因與本文無(wú)關(guān)，不再贅述。