電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）溫度傳感器是每個(gè)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(yùn)行的同時(shí)為設(shè)備提供保護(hù)。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(diǎn)。

熱敏電阻作為各種熱敏溫度傳感器實(shí)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(shí)不僅在溫度傳感器中，在其他各類(lèi)電子產(chǎn)品應(yīng)用中也十分常見(jiàn)。根據(jù)隨著溫度變化阻值變化的不同熱敏電阻中有兩類(lèi)不同的電阻，負(fù)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(cè)

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(rèn)選擇的部件。相對(duì)于一些金屬類(lèi)溫感材料，一來(lái)NTC的成本不高，二來(lái)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(shì)。

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(duì)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(gè)百分點(diǎn)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(cè)微小溫度變化的應(yīng)用里，NTC熱敏電阻比其他類(lèi)型材料更適合檢測(cè)溫差的細(xì)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(shí)間定義為達(dá)到一個(gè)新溫度所需的時(shí)間，是一個(gè)和質(zhì)量相關(guān)的函數(shù)。這和NTC傳感器的具體類(lèi)型相關(guān)，越小的設(shè)計(jì)響應(yīng)速度一般會(huì)越快。另外，分離式設(shè)計(jì)的響應(yīng)速度比外殼完全封裝的設(shè)計(jì)要快。從傳感器層面來(lái)說(shuō)，NTC熱敏電阻傳感器普遍的響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到15秒甚至10秒以下，而NTC芯片層面的響應(yīng)時(shí)間僅為1秒。

一般來(lái)說(shuō)，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(lèi)NTC。舉現(xiàn)在一個(gè)很常見(jiàn)的例子，鋰電池保護(hù)里NTC的應(yīng)用是不少的，而且NTC在其中非常重要。對(duì)于鋰電池這種應(yīng)用是沒(méi)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(lái)選擇合適的NTC。絕緣鉛環(huán)氧樹(shù)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(guò)。

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(guò)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(huì)更穩(wěn)定，響應(yīng)速度也會(huì)更快。對(duì)于在高精度之外還要求快響應(yīng)速度的溫度測(cè)量，這種NTC是種不錯(cuò)的方案。

不過(guò)因?yàn)镹TC并不是線性電阻，測(cè)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(cè)量，否則結(jié)果會(huì)相去甚遠(yuǎn)。

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?yàn)樵谔囟囟认缕潆娮钑?huì)快速增加。在PTC類(lèi)別下，還有一類(lèi)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(lèi)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(shí)最大電阻可達(dá)±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(gè)很大的不同。

上面我們說(shuō)到，NTC要保證在合適的溫度范圍內(nèi)測(cè)量，因?yàn)槠浞蔷€性，NTC的靈敏度會(huì)在超過(guò)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(qiáng)。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(huì)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(huì)小很多。

說(shuō)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(shí)它的應(yīng)用遠(yuǎn)沒(méi)有NTC那么廣泛。相比于低成本的NCT，PTC線性熱敏電阻的價(jià)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(chē)領(lǐng)域。各個(gè)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(gè)用準(zhǔn)確低成本地測(cè)溫滿足了大范圍的應(yīng)用和市場(chǎng)需求，一個(gè)依靠超高的精度、可靠性、穩(wěn)定性在工業(yè)、汽車(chē)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(cè)量要求與成本，選擇合適的溫度傳感是保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的最好辦法。