NTC(负温度系数)热敏电阻常识及应用

2024年2月21日发(作者：蒲公英的梦想)

NTC负温度系数热敏电阻工作原理

NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料， 采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10O~1000000欧姆，温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。

NTC负温度系数热敏电阻专业术语

零功率电阻值 RT（Ω）

RT指在规定温度 T 时，采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。

电阻值和温度变化的关系式为：

RT =

RN expB(1/T – 1/TN)

RT ： 在温度 T （ K ）时的 NTC 热敏电阻阻值。

RN ： 在额定温度 TN （ K ）时的 NTC 热敏电阻阻值。

T ： 规定温度（ K ）。

B ： NTC 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。

exp： 以自然数 e 为底的指数（ e = 2.71828 …）。

该关系式是经验公式，只在额定温度 TN 或额定电阻阻值 RN 的有限范围内才具有一定的精确度，因为材料常数B 本身也是温度 T 的函数。

额定零功率电阻值 R25 （Ω）

根据国标规定，额定零功率电阻值是 NTC 热敏电阻在基准温度 25 ℃ 时测得的电阻值 R25，这个电阻值就是NTC 热敏电阻的标称电阻值。通常所说 NTC 热敏电阻多少阻值，亦指该值。

材料常数（热敏指数） B 值（ K ）

B 值被定义为：

RT1 ： 温度 T1 （ K ）时的零功率电阻值。

RT2 ： 温度 T2 （ K ）时的零功率电阻值。

T1、T2 ：两个被指定的温度（ K ）。

对于常用的 NTC 热敏电阻， B 值范围一般在 2000K ～ 6000K 之间。

零功率电阻温度系数（αT ）

在规定温度下， NTC 热敏电阻零动功率电阻值的相对变化与引起该变化的温度变化值之比值。

αT ： 温度 T （ K ）时的零功率电阻温度系数。

RT ： 温度 T （ K ）时的零功率电阻值。

T ： 温度（ T ）。

B ： 材料常数。

耗散系数（δ）

在规定环境温度下， NTC 热敏电阻耗散系数是电阻中耗散的功率变化与电阻体相应的温度变化之比值。

δ： NTC 热敏电阻耗散系数，（ mW/ K ）。

△ P ： NTC 热敏电阻消耗的功率（ mW ）。

△ T ： NTC 热敏电阻消耗功率△ P 时，电阻体相应的温度变化（ K ）。

热时间常数(τ)

在零功率条件下， 当温度突变时， 热敏电阻的温度变化了始未两个温度差的 63.2% 时所需的时间， 热时间常数与 NTC 热敏电阻的热容量成正比，与其耗散系数成反比。

τ： 热时间常数（ S ）。

C： NTC 热敏电阻的热容量。

δ： NTC 热敏电阻的耗散系数。

额定功率Pn

在规定的技术条件下，热敏电阻器长期连续工作所允许消耗的功率。在此功率下，电阻体自身温度不超过其最高工作温度。

最高工作温度Tmax

在规定的技术条件下，热敏电阻器能长期连续工作所允许的最高温度。即:

T0-环境温度。

测量功率Pm

热敏电阻在规定的环境温度下，阻体受测量电流加热引起的阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计时所消耗的功率。

一般要求阻值变化大于0.1%，则这时的测量功率Pm为：

电阻温度特性

NTC热敏电阻的温度特性可用下式近似表示：

式中：

RT：温度T时零功率电阻值。

A：与热敏电阻器材料物理特性及几何尺寸有关的系数。

B：B值。

T：温度（k）。

更精确的表达式为：

式中：

RT：热敏电阻器在温度T时的零功率电阻值。

T：为绝对温度值，K；

A、B、C、D：为特定的常数。

NTC负温度系数热敏电阻R-T特性

B 值相同， 阻值不同的 R-T 特性曲线示意图

相同阻值，不同B值的NTC热敏电阻R-T特性曲线示意图

温度测量、控制用NTC热敏电阻器

外形结构

环氧封装系列NTC热敏电阻

玻璃封装系列NTC热敏电阻

应用电路原理图

温度测量（惠斯登电桥电路）

温度控制

应用设计

•

•

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•

•

•

电子温度计、电子万年历、电子钟温度显示、电子礼品；

冷暖设备、加热恒温电器；

汽车电子温度测控电路；

温度传感器、温度仪表；

医疗电子设备、电子盥洗设备；

手机电池及充电电器。

型号参数

环氧封装系列NTC热敏电阻

额定电阻值

B值(25/50℃)

(K)

额定功率

耗散系数

热时间常数

工作温度

型号

@25℃(KΩ)

MF52E-□□3100

MF52E-□□3270

MF52E-□□3380

0.1~20

0.2~20

0.5~50

(mw)

(mw/℃)

≥2.0

≤50

(S)

≤7

(℃)

3100

3270

3380

-55~+125

静止空气中

静止空气

MF52E-□□3470

MF52E-□□3600

MF52E-□□3950

MF52E-□□4000

MF52E-□□4050

MF52E-□□4150

MF52E-□□4300

MF52E-□□4500

0.5~50

1~100

5~100

5~100

5~200

10~250

20~1000

20~1000

3470

3600

3950

4000

4050

4150

4300

4500

中

注: 1.第一方框填标称阻值,第二方框填精度代号.( F:±1%G:±2%H:±3%J:±5% )

2:B值(25/50℃)误差:对于标称阻值精度±1%的产品其B值对应误差是±1%,其余B值误差均为±2%

玻璃封装系列NTC热敏电阻

额定电阻值

型号

@25℃(KΩ)

MF58-□□3470

MF58-□□3500

MF58-□□3500

MF58-□□3550

MF58-□□3600

MF58-□□3700

MF58-□□3850

MF58-□□3900

MF58-□□3950

MF58-□□3950

MF58-□□3990

MF58-□□4100

2

3

5

10

15

10

20

30

47

50

100

150

热时间常B值(25/50℃)

耗散系数

工作温度

数

(K)

(mw/℃)

(S)

(℃)

3470

3500

3500

3550

3600

3700

3850

3900

3950

3950

3990

4100

≥2.0

≤20

-55~+300

静止空气中

静止空气中

注: 1.第一方框填标称阻值,第二方框填精度代号.( F:±1%G:±2%H:±3%J:±5% )

2:B值(25/50℃)误差:对于标称阻值精度±1%的产品其B值对应误差是±1%,其余B值误差均为±2%

NTC（负温度系数）热敏电阻常识及应用

NTC是负温度系数的英文缩写，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。

1. 负温度系数热敏电阻器的命名标准。

NTC热敏电阻器的种类繁多，形状各异。表1是负温度系数热敏电阻的命名标准，它由四部分构成，其中M表示敏感元件，F表示负温度系数热敏电阻器。有些厂家的产品，在序号之后又加了一个数字，如MF54-1，这个“-1”也属于序号，通常叫“派生序号”。

表1

2. 负温度系数热敏电阻的主要参数。

热敏电阻器的参数颇多，主要有标称阻值、B值范围和额定功率。

标称阻值常在热敏电阻上标出。它是指在基准温度为25℃时的零功率阻值，因此亦作标称电阻值R25。

B值范围（K）是反映负温度系数热敏电阻器热灵敏度越高。

额定功率是指热敏电阻在环境温度为25℃、相对湿度为45~80%及大气压力为0.87~1.07bar的大气条件下，长期连续负荷所允许的耗散功率。表2列出了MF11（片状）负温度系数热敏电阻的主要参数。

表2

3. 负温度系数热敏电阻的简易测试方法。

应用热敏电阻时，必须对它的几个比重要的参数进行测试。一般来说，热敏电阻对温度的敏感性高，所以不宜用万用表来测量它的阻值。这是因为万用表的工作电流比较大，流过热敏电阻器时会发热而使阻值改变。但对于确认热敏电阻能否工作，用万用表也可作简易判断。具体为：将万用表拨到欧姆挡（视标称电阻值定挡位），用鄂鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻器的两脚，记下此时的阻值；然后用手捏住热敏电阻器，观察万用表，会看到随着温度的慢慢升高而指针会慢慢向右移，表明电阻在逐渐减小，当减小到一定数值时，指针停了下来。若环境温度接近体温，用这种方法就不灵，这时可用电路铁靠近热敏电阻器，同样也会看到表针慢慢右移。这样，则可证明这只负温度系数热敏电阻器是好的。

用万用表检测负温度系数热敏电阻器时，请注意3点：

（1） 万用表内的电池必需是新换不久的，而且在测量前应调好欧姆零点；

（2） 普通万用表的电阻挡由于刻度是非线性的，为了减少误差，读数方法正确与否很重要，即读数时视线正对着表针。若表盘上有反射镜，眼睛看到的表针应与镜子里的影子重合；

（3） 热敏电阻上的标称阻值，与万用表的读数不一定相等，这是由于标称阻值是用专用仪器在25℃的条件下测得的，而万用表测量时有一定的电流通过热敏电阻而产生热量，而且环境温度不可能正是25℃，所以不可避免地产生误差。

那么，能否估算出一只热敏电阻器在某一温度时阻值呢？回答是肯定的，方法也很简单：以MF1型负温度系数热敏电阻电阻器为例，查表2便可得知它的电阻温度系数为d25=-（2.23~4.09）%/℃(其意是：以基准温度25℃为起点，温度每升高1℃，则该热敏电阻器的阻值便增加2.23~4.09%)。为了简便，可将d25取为-3%/℃，这样估算就十分方便了：在某一温度t℃时热敏电阻所具有的电阻值，等于其前一温度的电阻乘以系数0.97（即100%-3%=97%=0.97）。例如，某1只MF11型负温度系数热敏电阻器在25℃的阻值为250Ω，那么在26℃时为250Ω×0.97=242.5Ω。

4. 负温度系数热敏电阻的典型应用。

第一个应用实例是多点测温仪。如图1所示。R1~R5以及表头uA组成测量电桥。其中，R2、R3是电桥的平衡电阻，R1为起始电阻，R4为满刻度电阻。当XP未插入XS中时，表头满刻度，起着校正作用。电位器RP为电桥提供一个稳定的直流电源。R5与表头uA串联，起修正表头刻度和限制流经表头电流的作用。

Rt1~Rt6为MF11型负温度系数热敏电阻器，分别安装在六个待测温度的场所。S2为安装在监测室内的切换开关。当插头XP插入插座XS中后，XS中的Q与A自动分开，操作拨动开关S2便可测出各点的温度，通过表头uA显示读数。

第二个应用实例是温控吊扇。如图2所示。R1、Rt和RP构成测温电路。其中Rt为负温度系数热敏电阻器MF51。IC为时基集成电路NE555，它与R2、C2构成单稳态延时电路。继电器K为执行器件，其触点K直接控制吊扇电动机M电源的通断。C3与VD1~VD4以及T构成降压、整流滤波电路，向温控电路提供所需的直流电源。

当室温低于设定温度值时，Rt的阻值较大，IC的2脚电位高于1/3电源电压，其输出端IC的3脚为低电平，K处于释放状态，吊扇不工作；当室温高于设定温度时，Rt的阻值下降至某一数值，它与RP的串联电路的电压降低到小于1/3电源电压，于是IC的2脚由高电平变为低电平，IC的3脚此时输出高电平，继电器K吸合，吊扇运转。当室温逐渐下降至设定温度以下时，电路将重复上述过程，从而使室内

温度稳定于某一温度值。

在图2电路中，调节RP的阻值可改变控制温度。单稳态电路延时时间由R2、C2的取值决定，可按T=1.1R2C2估算，采用图中所示参数，T约为150S。单稳态的作用，是使室温降至设定温度后能延迟一段工作时间，避免吊扇启、停过于频繁。

热敏电阻(NTC)的基本参数及其应用

2010-03-28 13:20

1 NTC的术语及主要参数

在家电开发研制领域里，工程人员在运用热敏电阻的过程中，有时对一些主要参数的细节产生歧义，原因之一是某些参数的定义和内容缺乏统一的标准和规范。随着国家标准《直热式负温度系数热敏电阻器（第一部分：总规范）》GB/T 6663.1-2007/IEC 60539-1:2002（以下简称“国标”）的实施（07年9月1日），情况开始有所改变。国内热敏电阻器生产家都应当按照“国标”标注热敏电阻的参数，使用者也可以根据 “国标”向厂家索取热敏电阻的参数。

热敏电阻器是一种随（感应）温度的变化其电阻值呈显著变化的热敏感半导体元件。温度升高时阻值下降的热敏电阻器，称为负温度系数热敏电阻器（NTC）。家电领域里大量使用的是NTC。

自热:当我们对NTC进行测量和运用时总会通过一定量的电流，这一电流使NTC自身产生热量。NTC的自热会导致其阻值下降，在测量及应用过程中出现动态变化，所以控制自热是运用NTC的关键。当NTC用于温度测量时，应当尽量避免自热；当NTC用于液位或风速测量时，则需要利用自热。

零功率电阻：定义见“国标”（2.2.18）。零功率电阻是热电阻器最基本的参数，厂家给出的热敏电阻器的阻值都属于零功率，，但“零功率”一词容易使人费解（因为物理含义上的零功率检测是不存在的），所以，理解它的工程含义是定义中后一句的内容“……自热导致的电阻值变化相对于总的测量误差可以忽略不计”。通常，对NTC的零功率测量是在恒温槽中进行，影响总的测量误差有二个主要因素：一是通过NTC的电流，一是恒温槽精度。一般说来，减少通过NTC的电流的方法比较多，一旦电流下降到一定程度，影响总误差的往往是恒温槽的精度。

环境温度变化引起的热时间常数（τa）：一般情况下，NTC在稳定的室温条件下,迅速进入设定（和要求介质）的温度环境内，测量其温度上升规定幅度Tί所需要的时间。温度Tί 的上升幅度为室温Ta至设定温度Tb差值的63.2%所需的时间。τa反映NTC在测量温度时的响应速度。

耗散系数（δ）：使NTC的温度上升1K所消耗的功率称为耗散系数。“国

标”4.10.2给出的δ计算方法如下：

δ=U TH·I TH /（T b- T a） W /℃

式中： U TH为NTC的端电压； I TH 为流过NTC的电流；T b为自热稳定温度；T a 为室内温度。

可见，NTC温度的上升指的是自热温度。从另外一个角度看，自热造成的温升可以利用δ计算出来。

例如：已知δ为0.1 W /℃，测量U TH·I TH为0.5 W，则：

（T b- T a）=U TH·I TH /δ ℃=0.5 /0.1 ℃=5 ℃

自热使NTC高于环境温度5℃。

2 影响测量温度的参数

NTC具有价格低廉、阻值随温度变化显著的特点，而广泛用于温度测量。通常采用一只精密电阻与NTC串联（见图1），NTC阻值的变化转变为电压变化直接进入比较电路或单片机的A/D的输入接口，不必经过放大处理，电路构成极为简单。运用NTC时除了选择合适的R值和B值之外，还应当考虑到测量速度和精度。

选择合适的τa ：τa 值直接反映NTC测量温度的响应速度，但不是越小越好，确定τa值需要比较与权衡。因为τa值与它的封装尺寸有关，NTC的封装尺寸小，则τa值小，机械强度低；封装尺寸大，则τa值大，机械强度高。

确定电流范围：可根据厂家提供的非自热最大功率或利用耗散系数来确定工作电流的范围。

然而，需要引起注意的是不少厂家提供的δ值是NTC二次封装之前参数，但采用这个δ参数确定的电流虽然不会产生自热，但是过于保守，影响选择参数的宽松度，因为二次封装之后的非自热最大功率已经提高。利用耗散系数确定电流范围的方法是先确定NTC精度，再确定允许的自热功耗。例如，NTC的精度为0.1℃，则自热温度不超过0.1℃就能够满足精度要求，也就是说，小于0.1δ的功率为不产生自热的功率。

其它需要注意的因素：①NTC二次封装之后，τa的参数值较封装之前增大了。②同一型号、规格的NTC在不同介质中，其δ、τa等参数值相差很大，需注意参数的介质。③在流动的空气中，NTC略为产生一点自热对精度的影响不大。④NTC感温头不能触碰非探测物体，例如，在家用空调器里，翅片前面测量室温的感温头不能触碰到翅片。

3 自热及耗散系数的特性

测量耗散系数δ时，“国标”要求在静止的空气中进行。通常是在规定容器的玻璃框罩内进行测量。当我们做实验时可以观察到一些现象，在一个空气相对稳定（感觉不到流动的空气）的室内，玻璃框内的温度与室温一致。先测量零功率电阻值，当摘掉玻璃框罩后，电阻值未发生变化；然后测量耗散系数，当自热达到热平衡时，即通过NTC的电流和它的端电压呈稳定状态，当摘掉玻璃框罩后，电流或端电压出现波动，失去稳定状态。说明室内微弱的同温度气流影响了耗散系数，而未影响零功率电阻值。显然，NTC产生自热之后出现对流动空气的敏感反映，这是一个可以利用的特性。

4液位测量原理

气体和液体是明显不同的介质， 运用NTC在对它们进行测量时，如果可

以分辨出这两种介质，就解决了液位测量的问题。NTC在非自热状态也就是零功率状态下测量温度时，是无法根据测量结果判断被测对象的是什么介质。当NTC处于自热状态时，在介质温度相同的情况下，NTC在不同的介质中耗散系数（δ）是不同的，当NTC被置于不同的介质中时，相同电气条件下会出现不同的电性能反映，这是测量液位的基本依据。

以相同温度的水和空气为例，在同一电气条件下，例如给NTC提供一个恒定电流（见图2），使其在空气中产生自热，热平衡之后NTC两端电压相对稳定，接着，将它放入水中，两端电压上升。因为NTC从空气中进入水中后，温度下降，导致阻值上升，端电压升高。水的热容量是空气的2.5倍， NTC在水中的自热温度要达到与空气一样的自热温度需要2.5倍的功率。

在实际的液位测量中，水和空气的温度往往不一致，当空气温度偏低，而水温偏高时，根据电压值的大小则无法判断NTC是在水中还是在空气中。然而，对于一个温度点而言，NTC在水中和空气中分别有个两电压值，换言之，当我们知道一个温度点，同时又预先知道这个温度点上水和空气分别的电压值，就可以根据所测量到的电压值判断NTC是在水中还是在空气中。也就是说，测量液位的过程中还必须同时测量温度，而一般情况下，NTC在自热状态下不能测量温度，这就需要增加一个测量温度的NTC。利用两只NTC，一只处于非自热状态，另一只处于自热状态，经过电子电路的处理就可以对水位进行测量了。同理，其它气体和液体介质的液位测量的问题都可以得到解决。

需要指出，设计液位测量电路需要完成一些基础性的工作，原因是不同电路的NTC所处于的自热状态不一定一样，需要通过试验或计算获取测量温度范围内每个温度点上两种介质的电气参数，为两个对应系列。通常，先明定测量方案，再确定电路，然后根据电路要求测量或计算出每个温度条件下两种介质的数据。有时模拟电路需要绘制出NTC在两种介质的温度电压曲线（同一温度参照系中的曲线），而数字及单片机电路需要对两种介质的电气参数列表。

5风速测量原理

根据上述对耗散系数δ测量的描述，NTC处于自热状态中对空气流动表现的敏感性，表明它具有测量风速的潜力。在同一温度和电气条件下，例如在稳定的室温环境下，给NTC提供一个产生自热的恒定电流（见图二）。首先将NTC置于静止空气中，此时端电压最小，然后将风速由小到大逐渐增加，相应地，端电压逐渐升高。因为流动的空气使NTC的自热温度下降，阻值增加，空气流速越大，温度下降越明显，阻值增加更显著，反过来，当我们知道NTC自热下降的程度（端电压值的大小）就可以知道风速的大小，这就是NTC测量风速的基本原理。

实际测量时空气的温度是不同的，因为空气温度的下降也会导致自热温度的下降，所以测量风速的时候同时要测量空气温度。一旦知道空气温度，同时又知道在这一温度条件下随风速增加而自热温度下降的参数（端电压值的大小），经过对这两个数据的处理就就可以完成对风速的测量。

与液位测量一样，风速测量也要完成一些基础工作。不过，风速测量的

基础或计算工作量比液位测量要多许多倍，液位测量只需获取两种介质不同温度下的参数，也就是两组数据，而风速测量必需获取测量（风速、温度）范围内的每个温度点上不同风速的数据，为一个族系列。

6其他的应用

NTC除了用于温度测量之外，测量液位和风速也有许多可比优势，具有取代其它测量及控制方式的潜力。

关于NTC在水位测量上的一个应用实例见《家电科技》杂志2008年第21期中有详细介绍，（在此不再赘述）。 其它象热水壶、咖啡壶、加湿器等家电的缺水报警都可以考虑采用NTC的液位测量技术。

NTC还可以广泛应在测量风速及风量的场所，特点是不仅价格低廉，而且电路结构极为简单。例如：①家用空调器的过滤网除尘提示。安装在出风口的NTC检测风速，当检测到的风速与风量挡位的风速相比降低到了规定的幅度，提示用户清洁过滤网；②同样的思路也可以实现吸尘器的除尘提示；③燃气热水器的排风监测。当NTC检测到排风停止（或被堵）的故障时，切断气源及报警；④

冷气计量，对集中冷气供应系统进行单独计量，出风口安装的NTC计量风速（再考虑风口面积、平均风速等因素），能够实现集中供冷分别计费。

NTC热敏电阻10D-9

NTC是Negative Temperature Coefficient的缩写,意思是负的温度系数。

10D-9 在常温（25摄氏度）阻值10欧，尺寸是9MM(D表示直径的意思）

生产厂家：东莞市德尔创电子有限公司

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