PTC熱敏電阻：PTC是Positive Temperature Coefficient 的縮寫,意思是正的溫度系數(shù),泛指正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件。通常我們提到的PTC是指正溫度系數(shù)熱敏電阻,簡稱PTC熱敏電阻。PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導(dǎo)體電阻,超過一定的溫度(居里溫度)時(shí),它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。

　　PTC熱敏電阻組織結(jié)構(gòu)和功能原理：陶瓷材料通常用作高電阻的優(yōu)良盡緣體,而陶瓷PTC熱敏電阻是以鈦酸鋇為基,摻雜其它的多晶陶瓷材料制造的,具有較低的電阻及半導(dǎo)特性.通過有目的的摻雜一種化學(xué)價(jià)較高的材料作為晶體的點(diǎn)陣元來達(dá)到的:在晶格中鋇離子或鈦酸鹽離子的一部分被較高價(jià)的離子所替換,因而得到了一定數(shù)目產(chǎn)生導(dǎo)電性的自由電子.對于PTC熱敏電阻效應(yīng),也就是電阻值階躍增高的原因,在于材料組織是由很多小的微晶構(gòu)成的,在晶粒的界面上,即所謂的晶粒邊界(晶界)上形成勢壘,阻礙電子越界進(jìn)進(jìn)到相鄰區(qū)域中往,因此而產(chǎn)生高的電阻.這種效應(yīng)在溫度低時(shí)被抵消: 在晶界上高的介電常數(shù)和自發(fā)的極化強(qiáng)度在低溫時(shí)阻礙了勢壘的形成并使電子可以自由地活動(dòng).而這種效應(yīng)在高溫時(shí),介電常數(shù)和極化強(qiáng)度大幅度地降低,導(dǎo)致勢壘及電阻大幅度地增高,呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的PTC效應(yīng)。

　　PTC熱敏電阻制造流程：將能夠達(dá)到電氣性能和熱性能要求的混合物 (碳酸鋇和二氧化鈦以及其它的材料) 稱量、混合再濕法研磨,脫水干燥后干壓成型制成圓片形、長方形、圓環(huán)形、蜂窩狀的毛坯。這些壓制好的毛坯在較高的溫度下(1400℃左右)燒結(jié)成陶瓷,然后上電極使其金屬化,根據(jù)其電阻值分檔檢測.按照成品的結(jié)構(gòu)形式釬焊封裝或裝配外殼,之后進(jìn)行的全面檢測 。

　　熱敏電阻的主要特點(diǎn)是：

　�、凫`敏度較高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10～100倍以上，能檢測出10-6℃的溫度變化；

　　②工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55℃～315℃，高溫器件適用溫度高于315℃（目前可達(dá)到2000℃），低溫器件適用于-273℃～55℃；

　�、垠w積小，能夠測量其他溫度計(jì)無法測量的空隙、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度；

　�、苁褂梅奖悖�電阻值可��0.1～100kΩ間任意選擇；

　�、菀准庸こ蓮�(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)；

　�、薹�(wěn)定性好、過載能力強(qiáng)。

　　額定零功率電阻 R25

　　零功率電阻，是指在某一溫度下測量PTC熱敏電阻值時(shí)，加在PTC熱敏電阻上的功耗極低，低到因其功耗引起的PTC熱敏電阻的阻值變化可以忽略不計(jì)。額定零功率電阻指環(huán)境溫度25℃條件下測得的零功率電阻值。

　　居里溫度 Tc

　　對于PTC熱敏電阻的應(yīng)用來說，電阻值開始陡峭地增高時(shí)的溫度是重要的，我們將其定義為居里溫度。居里溫度對應(yīng)的PTC熱敏電阻的電阻 RTc = 2*Rmin。

　　溫度系數(shù) α

　　PTC熱敏電阻的溫度系數(shù)定義為溫度變化導(dǎo)致的電阻的相對變化。溫度系數(shù)越大， PTC熱敏電阻對溫度變化的反應(yīng)越靈敏。 α = (lgR2-lgR1)/lge(T2-T1)

　　額定電壓 VN

　　額定電壓是在工作電壓Vmax以下的供電電壓。通常 Vmax = VN + 15[%]

　　擊穿電壓 VD

　　擊穿電壓是指PTC熱敏電阻的電壓承受能力。PTC熱敏電阻在擊穿電壓以上時(shí)將會擊穿失效。

　　表面溫度 Tsurf

　　表面溫度Tsurf是指當(dāng)PTC熱敏電阻在規(guī)定的電壓下并且與周圍環(huán)境間處于熱平衡狀態(tài)已達(dá)較長時(shí)間時(shí)，PTC熱敏電阻表面的溫度。

　　動(dòng)作電流 Ik

　　流過PTC熱敏電阻的電流，足以使PTC熱敏電阻自熱溫升超過居里溫度，這樣的電流稱為動(dòng)作電流。 動(dòng)作電流的最小值稱為最小動(dòng)作電流。

　　不動(dòng)作電流 INk

　　流過PTC熱敏電阻的電流，不足以使PTC熱敏電阻自熱溫升超過居里溫度， 這樣的電流稱為不動(dòng)作電流。不動(dòng)作電流的值稱為不動(dòng)作電流。

　　如果您打算在整個(gè)溫度范圍內(nèi)均使用熱敏電阻溫度傳感器件，那么該器件的設(shè)計(jì)工作會頗具挑戰(zhàn)性。熱敏電阻通常為一款高阻抗、電阻性器件，因此當(dāng)您需要將熱敏電阻的阻值轉(zhuǎn)換為電壓值時(shí)，該器件可以簡化其中的一個(gè)接口問題。然而更具挑戰(zhàn)性的接口問題是，如何利用線性 ADC 以數(shù)字形式捕獲熱敏電阻的非線性行為。

　　“熱敏電阻”一詞源于對“熱度敏感的電阻”這一描述的概括。熱敏電阻包括兩種基本的類型，分別為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻非常適用于高精度溫度測量。要確定熱敏電阻周圍的溫度，您可以借助Steinhart-Hart公式：T=1/(A0+A1(lnRT)+A3(lnRT3))來實(shí)現(xiàn)。其中，T為開氏溫度；RT為熱敏電阻在溫度T時(shí)的阻值；而 A0、A1和A3則是由熱敏電阻生產(chǎn)廠商提供的常數(shù)。

　　熱敏電阻的阻值會隨著溫度的改變而改變，而這種改變是非線性的，Steinhart-Hart公式表明了這一點(diǎn)。在進(jìn)行溫度測量時(shí)，需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)通過熱敏電阻的參考電流，以創(chuàng)建一個(gè)等效電壓，該等效電壓具有非線性的響應(yīng)。您可以使用配備在微控制器上的參照表，嘗試對熱敏電阻的非線性響應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。即使您可以在微控制器固件上運(yùn)行此類算法，但您還是需要一個(gè)高精度轉(zhuǎn)換器用于在出現(xiàn)極端值溫度時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲。

　　另一種方法是，您可以在數(shù)字化之前使用“硬件線性化”技術(shù)和一個(gè)較低精度的 ADC。(Figure 1)其中一種技術(shù)是將一個(gè)電阻RSER與熱敏電阻RTHERM以及參考電壓或電源進(jìn)行串聯(lián)（見圖1）。將 PGA（可編程增益放大器）設(shè)置為1V/V，但在這樣的電路中，一個(gè)10位精度的ADC只能感應(yīng)很有限的溫度范圍（大約±25°C）。

　　Figure 1,請注意，在圖1中對高溫區(qū)沒能解析。但如果在這些溫度值下增加 PGA 的增益，就可以將 PGA 的輸出信號控制在一定范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi) ADC 能夠提供可靠地轉(zhuǎn)換，從而對熱敏電阻的溫度進(jìn)行識別。

　　微控制器固件的溫度傳感算法可讀取 10 位精度的 ADC 數(shù)字值，并將其傳送到PGA 滯后軟件程序。PGA 滯后程序會校驗(yàn) PGA 增益設(shè)置，并將 ADC 數(shù)字值與圖1顯示的電壓節(jié)點(diǎn)的值進(jìn)行比較。如果 ADC 輸出超過了電壓節(jié)點(diǎn)的值，則微控制器會將 PGA 增益設(shè)置到下一個(gè)較高或較低的增益設(shè)定值上。如果有必要，微控制器會再次獲取一個(gè)新的 ADC 值。然后 PGA 增益和 ADC 值會被傳送到一個(gè)微控制器分段線性內(nèi)插程序。

　　從非線性的熱敏電阻上獲取數(shù)據(jù)有時(shí)候會被看作是一項(xiàng)“不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)”。您可以將一個(gè)串聯(lián)電阻、一個(gè)微控制器、一個(gè) 10 位 ADC 以及一個(gè) PGA 合理的配合使用，以解決非線性熱敏電阻在超過±25°C溫度以后所帶來的測量難題。