1.11　熱電阻器

由不同材料和工藝制成的半導(dǎo)體電阻器，具有對溫度、光照度、濕度、壓力、磁通量、氣體濃度等非電物理量敏感的特殊性能，故這類電阻器被稱為敏感電阻器。它們可將熱、光、力、磁、溫度、氣體等非電量轉(zhuǎn)換為電信號，因此，它們是檢測不同物理量的傳感器。

常用的敏感電阻器有熱電阻器、光敏電阻器、壓敏電阻器、濕敏電阻器、氣敏電阻器、力敏電阻器、磁敏電阻器等。本章1.12～1.18節(jié)將分別對熱敏電阻器、光敏電阻器、壓敏電阻器、濕敏電阻器、氣敏電阻器、力敏電阻器進行簡要介紹。

1.11.1　敏感電阻器的型號

敏感電阻器的型號標(biāo)注分為4個部分：第1部分為字母M，表示主稱；第2部分表示類別，以字母來區(qū)分（各個字母的意義詳見表1-7）；第3部分表示其用途或特征，以數(shù)字或字母來標(biāo)注，其意義詳見表1-8；第4部分表示序號，以數(shù)字來標(biāo)注。

例如，敏感電阻器型號MZ61，其中M表示主稱、指此電阻器為敏感電阻器，Z表示類別、指正溫度系數(shù)熱敏電阻器，6表明用途或特征、指控溫用電阻器，1則代表序號。

1.11.2　熱電阻器

（1）熱電阻器簡介

熱電阻器的圖形符號與外觀，如圖1-11所示。

注意：熱電阻器的標(biāo)稱值是指環(huán)境溫度指定為25℃時的電阻值；在不同溫度下，用萬用表測量熱電阻器時，其測量值不一定與標(biāo)稱值相等。

（2）分類

這類電阻器對溫度極為敏感，溫度的變化可引起電阻器阻值的相應(yīng)變化。熱電阻器種類繁多，分類方法多樣。根據(jù)其形狀結(jié)構(gòu)，可分為球形、桿形、圓片形、管形、圓圈形等；根據(jù)其受熱方式，可分為直熱式熱電阻器和旁熱式熱電阻器；根據(jù)其溫度系數(shù)，可分為正溫度系數(shù)（PTC）熱電阻器和負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱電阻器2；根據(jù)其工作溫度范圍，可分為常溫、高溫、超低溫?zé)犭娮杵鳌?/p>

現(xiàn)今，應(yīng)用最廣泛的當(dāng)屬負(fù)溫度系數(shù)熱電阻器，它又可以進一步分為測溫型、穩(wěn)壓和普通型3類。

（3）正溫度系數(shù)熱電阻器

這類熱電阻器在溫度升高時，其電阻值隨溫度而增大，且阻值變化量與溫度變化量成正比例關(guān)系；但是，當(dāng)溫度超過特定值時，阻值會急劇增大至最大值，之后，阻值反而會隨著溫度升高而下降。

正溫度系數(shù)（PTC）熱電阻器的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，除了常規(guī)的溫度測量電路與溫度控制電路之外，還用于彩色電視機的消磁電路以及電冰箱、電動驅(qū)蚊器、電熨斗等家用電器之中。例如，在熱吹風(fēng)機、驅(qū)蚊器、電卷發(fā)器等家用加熱器的加熱元件中，多采用MZ41、MZ41A、MZ42等型號熱電阻器；在電冰箱壓縮機啟動電路中，多采用MZ-01、MZ-02、MZ-03、MZ-04、MZ92、MZ93等型號的熱電阻器；在彩色電視機的消磁電路中，MZ71、MZ72、MZ73、MZ74、MZ75等型號的熱電阻器得到廣泛應(yīng)用；在電動機過熱保護電路之中，MZ61-1、MZ61-2、MZ61-3等型號的熱電阻器多被采用；MZ2A、MZ2B、MZ2C、MZ2D、MZ21-1、MZ21-2等型號則可用作限流電阻。

（4）負(fù)溫度系數(shù)熱電阻器

這類電阻器的種類多樣、形狀各異（圖1-12），其最大特點是阻值與溫度變化量成反比，即電阻器阻值隨著溫度的升高而降低。

負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱電阻器的應(yīng)用范圍最廣，家用電器（如空調(diào)、電冰箱、烤箱、復(fù)印機等）的溫度測量、溫度控制、溫度補償?shù)染捎昧诉@類電阻器。例如，用于溫度測量的有MF-51、MF-52、MF53-1、MF53-2、MF53-3、MF57-1、MF57-2、MF57-3等；用于溫度測量、控制與補償?shù)挠蠱F11、MF12-1、MF12-2、MF12-3、MF13、MF14、MF15、MF16、MF17等；用于電路穩(wěn)壓的有MF21-1、MF22-1、MF22-2、MF22-3、MF827、MF831、MF841、MF869等；用于微波功率檢測的有MF31-1、MF31-2、MF31-3等。

（5）選用方法

就選用目的及其在電路中的功能而言，敏感電阻器與普通電阻器有很大區(qū)別，敏感電阻器主要起到對電路進行自動控制、過電壓保護、物理量檢測與控制及溫度補償?shù)茸饔?。因此，敏感電阻器的選用條件更嚴(yán)格、對參數(shù)的要求更高，另外，還必須滿足電子電路的型號要求，否則無法達到敏感電阻器的選用目的。

選用熱電阻器時，需要注意的參數(shù)包括熱電阻器的額定功率、最大工作電壓、標(biāo)稱阻值，以及最高工作溫度和電阻溫度系數(shù)等；此外，鑒于熱電阻器型號較多且其溫度系數(shù)有正負(fù)之分，選用時還必須符合電路的具體要求。例如，彩色電視機、儀器儀表等的過載保護電路可選用MF-10-1性NTC熱電阻器；彩色電視機的消磁電路則可選用MZ72、MZ73、MZ74等型號的PTC熱電阻器；電冰箱壓縮機的啟動電路通常選用MZ-01、MZ-02、MZ-03、MZ81、MZ91、MZ92等信號的PTC熱電阻器；MF11、MF12、MF13、MF14系列的普通型NTC熱電阻器，多用于溫度補償電路之中；而MZ2A、MZ2B、MZ2C、MZ2D、MZ21-1、MZ21-2等型號的PTC熱電阻器，一般用于過電流保護電路的構(gòu)建。

①PTC和NTC熱電阻器的選用方法

選用的基本原則是根據(jù)電路的具體要求而進行適當(dāng)?shù)暮Y選。例如，根據(jù)電視機或顯示器的工作電壓（220V/110V）、工作電流及消磁線圈規(guī)格等參數(shù)，設(shè)計電路時應(yīng)選用標(biāo)稱阻值、最大起始電流、最大工作電流等參數(shù)均滿足要求的消磁型熱電阻器。

而NTC型熱電阻器具有極強的溫度敏感性，適用于具有溫度檢測、溫度補償、溫度控制、微波功率測量、穩(wěn)壓控制等功能的電路，選用時，必須依據(jù)電路的具體要求來選擇適當(dāng)?shù)腘TC熱電阻器型號，且必須使所選NTC熱敏電阻器的溫度控制范圍符合電路要求。例如，若溫度測量電路預(yù)定的測量范圍是-60～+40℃，則選用工作溫度-80～+55℃在范圍內(nèi)的MF52型NTC熱電阻器比較適當(dāng)。

②PTC熱敏電阻器的選用注意事項

a.最大工作電壓的選擇。PTC熱電阻器串聯(lián)于電路內(nèi)時，僅分得電路正常工作電壓的一小部分，而PTC熱電阻器啟動后即呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)，此時它必須承受幾乎全部的電源電壓。故在選擇PTC熱電阻器時，其最大工作電壓必須高于電源電壓，且考慮到電源電壓可能的波動，而必須在最大工作電壓的選擇時留出足夠的余量。

b.不動作電路與動作電流的選擇。選用原則是動作電流應(yīng)不少于不動作電流的2倍。這是因為環(huán)境溫度對上述兩種電流的影響均較大，不動作電流應(yīng)選用在允許的最高環(huán)境溫度時的數(shù)值，而動作電流則應(yīng)在低環(huán)境溫度下進行選取。

c.最大電流的選擇。在PTC熱電阻器起到執(zhí)行保護作用的時候，應(yīng)檢查電路中是否有可能產(chǎn)生超過最大工作電壓下的最大電流的器件。

d.開關(guān)溫度（居里溫度）的選擇。從降低成本的角度考慮，設(shè)計電路時應(yīng)選用高開關(guān)溫度和小尺寸的PTC熱電阻器，通常開關(guān)溫度應(yīng)比最大環(huán)境溫度高出20～40℃。

③NTC熱電阻器的選用注意事項

a.NTC熱電阻器的最大工作電流應(yīng)大于實際電源回路中的工作電流。

b.功率型NTC熱電阻器的標(biāo)稱電阻值為

R≥1.414E/I_m　　?。?-3）

式中　E——線路電壓；

　I_m——浪涌電流。若電路中采用轉(zhuǎn)換電源、逆變電源、開關(guān)電源和UPS電源，則I_m≥100I（I為工作電流）；而對于燈絲、加熱器等，I_m≥30I。

c.材料常數(shù)B的值越大，則NTC熱電阻器的殘余電阻越小，其工作溫度就越小。

d.時間常數(shù)與耗散系數(shù)的乘積越大，則表示NTC熱電阻器的熱容量越大，其抑制浪涌電流的能力也越強。

（6）檢測與代換方法

①檢測　鑒于熱電阻器對于溫度的敏感性，不宜采用萬用表檢測其電阻值（原因是萬用表電流通過熱電阻器時，會因產(chǎn)生熱量而引起其阻值的變化）。因此，萬用表檢測方法僅適用于測量精度要求不高的場合。

在常溫下，以萬用表的歐姆擋來檢測熱電阻器的阻值，其檢測電路如圖1-12所示，同時用電烙鐵烘烤熱電阻器，若其阻值緩慢增加，則表明該熱電阻器為PTC型且性能良好；若熱電阻器的阻值在烘烤過程中緩慢降低，則表明該熱電阻器為NTC型且性能完好。相反，若烘烤時熱電阻器的阻值無任何變化，則說明該熱電阻器已經(jīng)損壞；若熱電阻器的阻值超出原阻值很多倍甚至接近無窮大，則表明該熱電阻器的內(nèi)部接觸不良或已經(jīng)短路；若熱電阻器的阻值始終為0，則表明其內(nèi)部已經(jīng)被擊穿無法再使用。

②代換　熱電阻器損壞后，可選用同型號、同阻值、同功率的其他熱電阻器進行替換，否則，也可選用同一系列中其他型號的熱電阻器進行代換。