電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）溫度傳感器是每個電子系統(tǒng)里最基本的組成部分，在保證系統(tǒng)能以最高性能運行的同時為設(shè)備提供保護。市面上的溫度傳感器多種多樣，熱敏電阻、熱電偶和電阻溫感等等，每種溫度傳感都有各自的優(yōu)缺點。

熱敏電阻作為各種熱敏溫度傳感器實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)，作為一種離散的雙端固態(tài)器件，其阻值隨溫度變化，其實不僅在溫度傳感器中，在其他各類電子產(chǎn)品應(yīng)用中也十分常見。根據(jù)隨著溫度變化阻值變化的不同熱敏電阻中有兩類不同的電阻，負溫度系數(shù)的NTC熱敏電阻和正溫度系數(shù)PTC熱敏電阻。

微小溫差里NTC的高靈敏度檢測

作為已經(jīng)被應(yīng)用了幾十年的器件，NTC熱敏電阻幾乎已經(jīng)成為溫度傳感里默認選擇的部件。相對于一些金屬類溫感材料，一來NTC的成本不高，二來加工也并不繁瑣。最重要的是NTC在響應(yīng)速度與精度很有優(yōu)勢。

從NTC的電阻與溫度（R-T）特性曲線上可以很明顯地看出，它對于溫度高度敏感。NTC的NTC熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)在每1℃降低3至5%左右，相比于其他金屬電阻值每1℃只有幾個百分點變化，可以看出NTC熱敏電阻即使溫度變化很小也表現(xiàn)出很大的電阻變化。在需要檢測微小溫度變化的應(yīng)用里，NTC熱敏電阻比其他類型材料更適合檢測溫差的細微變化，而且靈敏度足夠。

那NTC的響應(yīng)速度有多快呢？NTC的響應(yīng)時間定義為達到一個新溫度所需的時間，是一個和質(zhì)量相關(guān)的函數(shù)。這和NTC傳感器的具體類型相關(guān)，越小的設(shè)計響應(yīng)速度一般會越快。另外，分離式設(shè)計的響應(yīng)速度比外殼完全封裝的設(shè)計要快。從傳感器層面來說，NTC熱敏電阻傳感器普遍的響應(yīng)時間可以達到15秒甚至10秒以下，而NTC芯片層面的響應(yīng)時間僅為1秒。

一般來說，NTC的具體選擇取決于可用空間、最大溫度和裝配方法，很少有單一適配某種應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)類NTC。舉現(xiàn)在一個很常見的例子，鋰電池保護里NTC的應(yīng)用是不少的，而且NTC在其中非常重要。對于鋰電池這種應(yīng)用是沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NTC的，都是根據(jù)可用空間、最大溫度和裝配方法來選擇合適的NTC。絕緣鉛環(huán)氧樹脂涂層分離式熱敏電阻、SMD熱敏電阻和DO35玻璃軸熱敏電阻的身影都在鋰電池應(yīng)用里出現(xiàn)過。

在IGBT模塊和IPM模塊中，片式可嵌入NTC熱敏電阻現(xiàn)在很受歡迎，可以通過燒結(jié)焊連接嵌入到電源模塊中，元件與模塊間的熱耦合會更穩(wěn)定，響應(yīng)速度也會更快。對于在高精度之外還要求快響應(yīng)速度的溫度測量，這種NTC是種不錯的方案。

不過因為NTC并不是線性電阻，測溫之前一定要做線性處理，并保證在合適的溫度范圍內(nèi)測量，否則結(jié)果會相去甚遠。

更高精度更可靠的線性PTC

非線性的PTC熱敏電阻通常用于限流應(yīng)用，因為在特定溫度下其電阻會快速增加。在PTC類別下，還有一類由硅制成的線性熱敏電阻，通常被稱為硅熱敏電阻或KTY器件。不同于非線性的PTC熱電阻，這類線性PTC熱敏電阻有極高的線性度，表現(xiàn)出了很高的性能。

PTC線性熱敏電阻由于其材料組成和一致的電阻敏性具有更穩(wěn)定的電阻容差。與±1%NTC熱敏電阻相比，一些±1%PTC線性熱敏電阻在－40℃和150℃時最大電阻可達±1.5%。這與NTC熱敏電阻在極端溫度下的±4%的公差相比是一個很大的不同。

上面我們說到，NTC要保證在合適的溫度范圍內(nèi)測量，因為其非線性，NTC的靈敏度會在超過額溫后急速下降，PTC線性熱敏電阻在這方面則好得多，它的一致性更強。而且隨著溫度的升高，NTC材料電阻升高，不可能不增加功耗，散熱量的增加會導(dǎo)致自加熱，PTC線性熱敏電阻在自加熱上受益于材料特性也會小很多。

說到了PTC線性熱敏電阻的高精度、可靠性、穩(wěn)定性以及高度線性特性，其實它的應(yīng)用遠沒有NTC那么廣泛。相比于低成本的NCT，PTC線性熱敏電阻的價格偏高，其應(yīng)用范圍主要瞄準(zhǔn)的是高端工業(yè)領(lǐng)域和汽車領(lǐng)域。各個做KTY溫度傳感的公司都在盡可能縮小KTY器件的封裝和成本，這樣才能適配更多的應(yīng)用。

小結(jié)

NTC與線性PTC，一個用準(zhǔn)確低成本地測溫滿足了大范圍的應(yīng)用和市場需求，一個依靠超高的精度、可靠性、穩(wěn)定性在工業(yè)、汽車領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。根據(jù)應(yīng)用綜合地考量測量要求與成本，選擇合適的溫度傳感是保證系統(tǒng)正常運行的最好辦法。