热敏电阻的发展历程与特性

热敏电阻确保自动化设备

稳定运作

热敏电阻（thermistor）的电阻值可随着温度的变化而改变，因此成为监控电子产品温度的理想器件，此外，PTC热敏电阻也可用于担任自恢复保险丝，在确保工业自动化设备安全运作的过程中，扮演重要的角色。本文将为您介绍热敏电阻的发展历程与特性，以及由村田制作所（Murata）所推出的相关解决方案。

热敏电阻是理想的温度传感器

热敏电阻（thermistor）是一种传感器电阻，电阻值会随着温度的变化而改变，且体积随温度的变化较一般的固定电阻要大很多。热敏电阻属可变电阻的一类，广泛应用于各种电子组件中，主要用于测量、控制和监测温度，并且具有许多应用，例如涌浪电流限制器、温度传感器、自恢复保险丝、自动调节加热器等。

不同于电阻温度计使用纯金属，在热敏电阻中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。两者也有不同的温度响应性质，电阻温度计适用于较大的温度范围，而热敏电阻通常在有限的温度范围内实现较高的精度，通常是-90℃〜130℃。

热敏电阻被广泛应用于温度传感器中，用来测量环境或物体的温度，热敏电阻也可用于电子设备中的温度补偿，以确保电子组件在不同温度下的正确操作，这有助于提高设备的精确性和稳定性。

热敏电阻还可用于温度控制系统中，例如恒温器、加热器和冷却器，以维持特定温度范围内的稳定温度。热敏电阻也可以用于设备中的过热保护应用，以防止过度加热并避免损坏。

热敏电阻具有温度敏感性，使其成为理想的温度传感器，可以提供高灵敏度的温度测量，并且能够在广泛的温度范围内工作。此外，热敏电阻的电阻-温度关系通常是非线性的，因此需要校正和适当的电路来转换电阻变化为温度数据。另一方面，热敏电阻对温度变化有相对快速的响应时间，这使它们适用于需要实时温度监测和控制的应用。

NTC热敏电阻广泛用于各种电子产品

通常，“热敏电阻”一词指代的就是NTC（Negative Temperature Coefficient，负温度系数）热敏电阻。1833 年，当时正在研究硫化银半导体的迈克尔·法拉第（Michael Faraday）发现热敏电阻，塞缪尔·鲁本（Samuel Reuben）则于 20 世纪30年代实现其商业化。NTC 热敏电阻是一种由锰（Mn）、镍（Ni）和钴（Co）组成的氧化物半导体陶瓷。

NTC热敏电阻随温度变化，电阻值会产生3～5%/℃的变化。它经常作为一般的温度传感器用于电子设备中。NTC热敏电阻在我们的生活中随处可见，由于阻值随温度的升高而降低的特性，它不仅被用作温度计、空调中的温度感应装置，抑或是智能手机、热水壶及熨斗中的温度控制装置，还被用于电源设备中的电流控制。

Murata于1984年左右开始量产NTC热敏电阻，目前拥有以芯片为主的产品阵容。Murata的NTC热敏电阻使用高精度、高灵敏的陶瓷，有表面贴装（SMD）、引线等各种型号，用于突入电流抑制、温度补偿等方面，有片状型、引线型等多种类产品系列可供选择。

Murata的NTC热敏电阻有多种系列，NCU系列是Murata热敏电阻的新成员，是SMD型温度传感器，具有高可靠性，可用于对信赖性要求很高的汽车市场，实现宽温度范围的温度检测和温度补偿功能。

NCP 系列则是片状式 SMD 型温度传感器，可以用作温度检测、温度补偿用，尺寸有06 x 03～20 x 12mm，可以用在手机、电脑、LED 照明等领域。

NCG 系列则是SMD型温度传感器，可用于各种温度检测和温度补偿，还可用于有高可靠性需求的汽车应用。NCG系列则是导电粘合剂安装限制产品，它与焊接安装不兼容。

NXF系列则是软引线型NTC热敏电阻，是业内超小级别的带有小型感测头的引线型温度传感器，特点是小型、高灵敏度。另外，NXF系列的引线部分柔性好，可以提供长度在21mm～50mm的产品。

PTC热敏电阻可作为自恢复保险丝

在1940年代初，由日本、美国、苏联发现的钛酸钡（BaTiO3），常温下比电阻一般大于1010Ω･cm。1952年，Philips（荷兰）的海曼（Haayman）等人发现，当添加少量稀土元素（Y、Bi、Sb等），其比电阻变为10～106Ω·cm，且材料的温度特性与居里点相对应，这便是PTC热敏电阻的诞生。1961年，PTC热敏电阻由Murata抢先开始量产，并获得了POSISTOR的注册商标。

PTC热敏电阻的特点是能够通过非常简单的电路配置检测设备何时过热。另一方面，也有利用PTC热敏电阻特有的“自发热”的应用，通过施加大电流，电阻值因自身发热而上升，可以抑制电流。它们用于保护IC免受由于组件故障、错误接线等原因流过电路的异常电流的影响。PTC热敏电阻可作为自恢复保险丝使用，当异常情况排除时，会恢复到原来的电阻值。

Murata POSISTOR PTC热敏电阻采用具有优异可靠性及性能的陶瓷材料制成。齐全的产品线不仅涵盖了不同的封装形式（表面贴装型，引线直插型），同时也覆盖了用于不同应用的产品如过电流保护用，过热保护用以及突入电流抑制用。

Murata PRF系列的PTC热敏电阻为SMD型，可用于过热检测，这种温度检测用片状PTC热敏电阻，利用其高于一定温度时，电阻值急剧增加的特性，可用于FET、功率IC及其他发热处的过热检测。PRF系列利用电气阻抗急速变化的特性，具有良好的抗噪性。此外，由于阻值变化迅速，即使是具有多个发热点的PTC串联的简单电路中，也可以正确的进行过热检测。因此，可以减少IC端口数，为设备小型化做出贡献。

PRG系列（自恢复保险丝）则是可用于过流保护装置的PTC热敏电阻，具有快速动作的特点，可在因短路等原因产生过流时保护电路。这些产品在过电流消除后会自动恢复到初始状态，并且可以重复使用。使用陶瓷材料意味着高可靠性和短路后快速保护，让客户使设备更安全且免维护。

多层结构PTC热敏电阻具有优异特性

PTC热敏电阻是可用于工厂自动化的机械用芯片，免维护的PTC热敏电阻适用于工厂自动化设备和工厂自动化传感器的I/O顺序输出电路误接、短路引起的过流保护。此外，PTC热敏电阻还广泛应用于机器控制器和机器人控制器的I/O电路保护。

目前自恢复保险丝的类型，有聚合物PTC、陶瓷PTC和村田陶瓷PTC 3种类型。聚合物PTC的特性不稳定，可支持更高的电流和更高的电压，传统技术的陶瓷PTC的特性稳定，支持更低的电流和更低的电压，但无法满足工厂自动化标准要求的电气规格（24V电压和超过100mA）。Murata技术的陶瓷PTC的特性稳定，支持更高的电流和更高的电压，这意味着Murata可以解决聚合物PTC特性不稳定的技术问题。

Murata的陶瓷PTC采用多层结构，大大降低了电阻，并可实现高耐压（最大超过30V）和高功率容量，以及更高的保持电流（260mA），其采用陶瓷材料，不仅可靠性好，过流保护时间短，而且免维护，可提高安全性，相较于传统的陶瓷PTC技术只支持更低的电压与更低的保持电流（30V时为20mA）。

在工厂自动化应用时，PRG系列可保护工厂自动化设备免受误接或短路引起的过流故障。像是在电机驱动时，可保护I/O线晶体管等开关器件免受过电流影响。在用于电机的数字输出线时，采用集电极开路电路，支持24VDC电压，电流则取决于设备，PRG系列将可适用于电机驱动中的线路保护。

Murata用于过流保护的PRG系列PTC热敏电阻在做为“自恢复保险丝”时，可提供过载保护，与聚合物PTC自恢复保险丝功能相同，并符合RoHS/ELV标准，通过UL/cUL、TÜV认证（全系列），具备快速响应、防止异常电流的特性，支持6V～32V的最大电压，相较于聚合物PTC在焊接、负载测试和热冲击之后，PRG系列具有稳定的电阻特性，可在电路板涂层或模压下可靠运行，并具有紧凑的尺寸，可节省电路板空间等好处。

结语

热敏电阻的温度敏感性，使其成为温度传感器的理想选择，应用于工厂自动化环境时，可以实时监控设备的温度状况，确保设备稳定运作，此外，PTC热敏电阻也可作为自恢复保险丝，可保护工厂自动化设备免受误接或短路引起的过流故障。Murata拥有完整的热敏电阻产品线，具有高可靠性、成本低、占用面积少等特性，将可以使您的传感器设计具有更高的可靠性和拥有更多的利润。

审核编辑：汤梓红