NTC热敏电阻在实际使用中的故障表现及其对策

NTC热敏电阻在实际使用中的故障表现及其对策

负温度系数 (NTC) 热敏电阻是一种电阻值会随着温度的升高而减小的半导体电阻器，并且电阻变化率很大。

其应用广泛，主要用途包括电子设备内的温度检测和各类应用中的温度补偿，比如模块化产品。

用户在使用NTC热敏电阻时，必须确保其使用方式的正确。

不正确的使用方式会导致产品无法充分发挥其潜力，在最坏的情况下还可能出现故障。

下面我们将列举两种因使用方式的错误而导致NTC热敏电阻出现故障的表现，即“裂缝”和“基底熔化”，

阐述其故障形成的原因并给出相应的对策。

概要

图1：故障表现和原因

视频1 概要视频

故障表现①<裂缝>

图2：故障表现①<裂缝>

最常见的故障表现是“裂缝”。

裂缝可能是由于基板安装时或基板安装后的机械应力导致，原因多为“焊锡过量”和“安装后存在应力”这两种。

原因1：焊锡过量

图3：焊锡过量

在基板上安装NTC热敏电阻时，如果焊锡过量，容易导致裂缝。

焊锡量的增加会加大对NTC热敏电阻产生的压力。

这是由焊锡产生的收缩压力导致的，焊锡过量会导致裂缝。

另外，如果焊锡量过少，则会存在接触不良或贴片脱落的危险，因此使用适当的焊锡量非常重要。

图4：推荐的焊锡量

对策

在设计基板的焊盘图案时，须设置正确的图案形状及尺寸，以便使用适量的焊锡。

关于产品的推荐图案尺寸，请登录公司网站查看数据表和产品目录。

遵循该推荐尺寸来设计焊盘图案，可防止焊锡过量或过少。

比如，TDK针对尺寸为1.6x0.8mm的NTC热敏电阻推荐以下焊盘图案和尺寸。

图5：推荐的焊盘尺寸示例

原因2：安装后存在应力

图6：安装后存在应力

将NTC热敏电阻焊接到安装基板后，基板因为折板或螺纹止动的影响而变形时，

其产生的应力可能会导致裂缝。

特别是在折板附近，往往会对NTC热敏电阻施加较大的应力，这点需要重点关注。

对策

根据NTC热敏电阻的贴片配置和安装在基板上的位置不同，基板挠曲导致的应力也会有很大变动。

图7：基板的挠曲应力和贴片的配置

如图所示，相比起垂直于折板面配置，平行配置时产生的应力会更小，并且离折板部分越远，所承受的压力也会越小。

图8：贴片的配置和应力

像这样，通过设计基板使得NTC热敏电阻的配置有利于应对挠曲应力，能大幅降低裂缝产生的风险。

此外，除了折板，基板弯曲、掉落和冲击导致的挠曲应力也可能会产生裂缝。

请注意，不得对已安装NTC热敏电阻的基板施加外部应力。

故障表现②<基底熔化>

图9：故障表现②<基底熔化>

由于NTC热敏电阻是温度检测元件，为确保温度测量精度，应尽可能抑制自热。

若持续施加过大的电气负载，会使得热敏电阻的温度超过基底的熔点，进而导致“基底熔化”。

原因1：过电流

如上所述，基底熔化是由于对NTC热敏电阻施加的电气负载较大。

图10：因过电流导致的自热和温度测量精度下降

由于NTC热敏电阻的电阻值会随着温度的升高而减少，因此当电流过大时产生的自热会使其电阻值减小。

鉴于这一电气特性，因此当电流远大于允许工作电流时，有可能会导致“热失控”，即自热引起的温升会导致电阻值减小，反过来电阻值减小会使得电流增大，这两种现象可能会反复交替发生。

而一旦元件的内部温度超过陶瓷基底的熔点时，则会引发基底熔化。

视频2：因过电流导致的NTC热敏电阻的基底熔化

对策

为了避免施加的电流超过允许工作电流，须正确选择元件和电路设计。

比如，TDK的尺寸为1.0x0.5mm的NTC热敏电阻，允许工作电流约为0.03mA~0.21mA。

(注意：在实际使用中，允许工作电流会受到焊盘图案、焊锡量和基板材质等因素的影响。)

关于各元件的允许工作电流，请参见NTC热敏电阻厂商的规格说明。

此外，使用固定电阻的分压电路能有效解决过电流的问题。

作为参考，我们将在下文中介绍各个应用的电路示例。

针对NTC热敏电阻的选型和传感电路的设计，我们还提供了基于Web的模拟工具。

用户在产品选型时务必使用。

总结

本文介绍了NTC热敏电阻使用不当会导致的主要故障表现以及相应的对策。

图11：总结

因使用方法不当导致的NTC热敏电阻故障表现多种多样，并不仅限于文中介绍的情况。

关于使用注意事项的更多详细信息，请参见TDK的产品目录和产品随附的规格书。

强烈建议使用前仔细通读所有注意事项，以确保安全、高效使用NTC热敏电阻。

审核编辑：汤梓红