1.2 敏感电阻器

电子电路中除了采用普通电阻器外，还有一些敏感电阻器（如热敏电阻器、压敏电阻器、光敏电阻器等）也被广泛地应用。然而，这些敏感电阻器在电路中起什么作用？怎样才能从众多的电阻器中认出这些敏感电阻器？如何检测它们的好坏？损坏后怎样进行代换呢？恐怕很多电子初学者就不太清楚了。下面就介绍几种在电子电路中广泛应用的敏感电阻器的相关资料。

1.2.1 光敏电阻器

顾名思义，光敏电阻器（Light Dependent Resistor，LDR）就是对光反应敏感的电阻器，就是电阻率随入射光的强弱（光子的多少）而变化的电阻器。光敏电阻器是根据半导体的光电效应原理制成的一种特种电阻器。

用来制作光敏电阻器的典型材料有硫化镉（CdS）和硒化镉（CdSe）两种。其中对可见光（如灯光、太阳光）敏感的硫化镉（CdS）光敏电阻器是最有代表性的一种。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4～0.76μm）的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起阻值变化。

1. 光敏电阻器的识别与检测

光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，阻值（暗阻）可达1~10MΩ，在强光条件下，阻值（亮阻）仅有几百至数千欧姆。

为了避免外来干扰，光敏电阻器外壳的入射孔上盖有一种能透过所要求光谱范围的透明保护窗（如玻璃）。光敏电阻器中的硫化镉（CdS）沉积膜面积越大，其受光照后的阻值变化也越大（即高灵敏度），故通常将沉积膜做成“弓”字形，以增大其面积。为了避免光敏电阻器的灵敏度受潮湿等因素的影响，通常将导电体严密封装在金属或者树脂壳中。常见的光敏电阻器外形图如图1-37所示。

光敏电阻器受光照后，其阻值会变小。光敏电阻器在无光照时，其暗电阻的阻值一般大于1500kΩ，有光照时，其亮阻的阻值为几千欧，两者的差距较大。

检测光敏电阻器时，应将万用表的电阻挡挡位开关根据光敏电阻的亮电阻阻值大小拨至合适的挡位（通常在20kΩ或者200kΩ挡均可）。

测量时可以先测量光敏电阻器在有光照时的电阻值，然后用一块遮光的厚纸片将光敏电阻器覆盖严密。若光敏电阻器是正常的，则就会因无光照而阻值剧增，如图1-38所示。

在国家标准中，光敏电阻器的型号分为三个部分：第一部分用字母表示主称；第二部分用数字表示用途或特征；第三部分用数字表示产品序号。光敏电阻器的型号命名及含义见表1-16。

例如，MG45—14的型号可以分为MG（光敏电阻器）、4（可见光）、5—14（序号）三部分。

2. 光敏电阻器的主要参数

【暗电阻/亮电阻】

光敏电阻器在室温和全暗（0lx 照度）条件下测得的稳定电阻值被称为暗电阻或暗阻。此时流过的电流被称为暗电流，如MG41—21型光敏电阻器的暗阻≥0.1MΩ。

光敏电阻器在室温和一定光照条件下（通常为100lx照度）测得的稳定电阻值被称为亮电阻或亮阻。此时流过的电流被称为亮电流，如MG41—21型光敏电阻器的亮阻≤1kΩ。

光敏电阻器的暗阻越大越好，而亮阻越小越好。光敏电阻器的暗电阻越大，亮电阻越小，则性能越好。常用的光敏电阻器的暗电阻在1～100MΩ之间，而亮电阻在几千欧姆以下。

【响应时间】

光敏电阻器另一个重要参数是响应时间常数τ。它表示器件对光照反应速度的大小。响应时间有上升响应时间和下降响应时间之分。上升响应时间常数指的是当光敏电阻在从照度为0lx上升到100lx时电阻值达到稳定状态的63%所需的时间（也称为惯性）；光照突然去除以后，光电流下降到最大值的 1/e（约为 37%）所需的时间通常被称为下降响应时间。不同种类光敏电阻器的响应时间差别很大。时间常数越小，说明光敏电阻器反应迅速及动态特性越好。

一般厂家光敏电阻器的上升响应时间和下降响应时间为20～30ms。在生产中，降低光敏电阻器的上升响应时间和下降响应时间的途径有两个：一是增加氯化铜的用量；二是增加硒化镉的配比。但是这两种措施在一定程度上会破坏光敏电阻器的稳定性。

【额定功率（功耗）】

光敏电阻器的亮电流与外电压的乘积被称为光敏电阻器的额定功率。光敏电阻器的额定功率有5～300mW多种规格。

【最大工作电压】

最大工作电压是指光敏电阻器在额定功率下，两端允许承受的最高电压。最大工作电压一般为几十伏至上百伏。

【伏安特性】

在一定照度下，光敏电阻器两端所加的电压与流过光敏电阻的电流之间的关系，被称为伏安特性。光敏电阻器的伏安特性曲线如图1-39所示。

光敏电阻的伏安特性曲线近似直线，而且没有饱和现象。受耗散功率的限制，在使用时，光敏电阻器两端的电压不能超过最高工作电压。

【光谱特性】

对于不同波长的入射光，光敏电阻器的相对灵敏度是不相同的。光谱特性用来表示光敏电阻器对不同波长的光照敏感程度。光谱响应最敏感的波长被称为光谱响应峰值。不同材料的光敏电阻器光谱特性如图1-40所示。

从如图1-40所示中可以看出，硫化镉光敏电阻器的峰值在可见光区域，而硫化铅光敏电阻器的峰值在红外区域，因此在选用光敏电阻器时应当把元器件和光源的种类结合起来考虑才能获得满意的结果。

光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光0.4～0.76μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。所以在设计光控电路时，一般都用白炽灯泡光线或自然光线做控制光源，使设计大为简化。

【灵敏度】

光敏电阻器的灵敏度用一定偏压下每流明辐照所产生的光电流的大小来表示。例如，CdS光敏电阻器，当偏压为70V时，暗电流为10-6～10-8A，光照灵敏度为3～10A/lx。CdSe光敏电阻器的灵敏度一般比CdS高。光敏电阻器的受光面积越大，其灵敏度越高。根据受光部分的直径，光敏电阻器有φ4、φ5、φ7、φ12、φ20等多种系列产品。

光敏电阻器的灵敏度和光谱波长有一个对应关系。硫化镉光敏电阻器的光谱峰值在540nm左右，硒化镉的光谱峰值在560nm左右。实际上，在光敏电阻器的生产过程中，生产厂家会根据最终用户的不同要求，对硫化镉和硒化镉进行不同的配比。换句话说，用户根据不同的用途，应选择相应光谱特性的光敏电阻器。

【温度特性】

光敏电阻器和其他半导体器件一样，受温度影响较大。当温度升高时，它的暗电阻会下降。温度的变化对光谱特性也有很大影响。有时为了提高灵敏度，或为了能接收远红外光而采取降温措施。光敏电阻器对温度变化比较敏感，当温度升高时，它的暗电阻和灵敏度都将下降。

【频率特性】

当光敏电阻器受到脉冲光照时，光电流要经过一段时间才能达到稳态值。光照突然消失时，光电流也不立刻为零，说明光敏电阻器有时延特性。由于不同材料的光敏电阻器时延特性不同，所以它们的频率特性也不相同。多数光敏电阻器的时延都较大，因此不能用在要求快速响应的场合，这是光敏电阻器的一个缺陷。

常用光敏电阻器的主要参数见表1-17。

3. 光敏电阻器的应用与代换

由于光敏电阻器随入射光线的强弱其对应的阻值变化不是线性的，因此它不能用在光电线性变换电路中。

光敏电阻器在使用时，可以加直流偏压，也可以加交流偏压。它的工作电流随电压的变化而变化。光敏电阻器工作时的响应速度较慢（如CdSe光敏电阻器的响应时间约为10ms， CdS光敏电阻器的响应时间约为100ms），因此，光敏电阻器通常都工作在直流或低频状态下。

光敏电阻器是传感器类电子元器件。光敏电阻器的阻值会随着光照强弱的变化而变化。光照强，光敏电阻器的阻值就小；光照弱，光敏电阻器的阻值就大。在电路中，利用这个特性就可判断白天黑夜、光照强弱或连续测定光线的变化情况。

CdSe光敏电阻器的感光特性曲线与人眼最为接近，因此，CdSe光敏电阻器比较适合用于照相机曝光表、空气烟尘检测器等可见光装置。

需要注意的是：由于光敏电阻器是一种无结元器件，因此工作时无极性。

一致性是使用光敏电阻器时必须要考虑的问题。光敏电阻器在不同照度下的阻值是不一样的。如果随着光照的变化，该产品的阻值变化在一个范围内（沿着一条线上升或下降），则说明该产品一致性好。通常一种型号的光敏电阻器的一致性都给定一个范围，如果越过了这个范围，就说这个产品的一致性不好。此特性也是选择光敏电阻器的重要参数。

光谱特性不同的光敏电阻器（如可见光光敏电阻器、红外光光敏电阻器、紫外光光敏电阻器），即使阻值范围相同，也不能相互代换。

光敏电阻器在工作时，两端需要施加一个工作电压，如图1-41所示。

图1-42是用MG—45型光敏电阻器设计的一个光控电路。

有光照时，光敏电阻器LDR的阻值较小，VT1导通，将VT2基极电位拉低，VT2截止，发光二极管VD1不发光；没有光照时，光敏电阻器LDR的阻值迅速增大，VT1截止，VT2的基极通过电阻器R5、R4提供偏置电压而导通，发光二极管VD1发光。

图1-43是采用光敏电阻器设计的一款实用光控电路。

如图1-43所示的电路在有光线照射光敏电阻时（白天），光敏电阻的阻值很小，集成电路U1的6脚输出低电平控制信号，三极管VT1不导通，继电器RY触点断开。在没有光线照射光敏电阻时（夜晚），光敏电阻的阻值大，集成电路U1的6脚输出高电平控制信号，三极管VT1导通，继电器RY触点接通，控制用电器开始工作。

1.2.2 NTC热敏电阻器

NTC是英文Negative Temperature Coefficient的缩写。其含义为负温度系数。NTC热敏电阻器是一种以过渡金属氧化物为主要原材料，采用电子陶瓷工艺制成的热敏半导体陶瓷组件。它的电阻值随温度的升高而降低。利用这一特性既可制成测温、温度补偿和控温组件，又可以制成功率型组件，抑制电路的浪涌电流（这是由于 NTC 热敏电阻器有一个额定的零功率电阻值，当其串联在电源回路中时，就可以有效地抑制开机浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用以后，利用电流的持续作用，将 NTC 热敏电阻器的电阻值下降到非常小的程度）。

1. NTC热敏电阻器的识别与检测

NTC热敏电阻器的价格低廉，在电子产品中被广泛应用，而且具有多种封装形式，能够很方便地应用到各种电路中。常见的NTC热敏电阻器外形图如图1-44所示。

NTC 热敏电阻器根据材料、工艺等不同情况，有不同的阻值和温度变化特性。NTC 热敏电阻器的型号、规格很多，国外的知名厂家有日本三菱、日本 TDK、日本立山、韩国的EXPAND等，国内也有不少品牌的质量也相当不错。

NTC热敏电阻器的种类繁多，形状各异。负温度系数热敏电阻器的命名标准由四部分构成。其中，M表示敏感组件，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”。其标准由各厂家自己定制。

在国内生产的一些热敏电阻器的型号中，通常还包括有该热敏电阻器的电阻值、误差等信息，如包括如下信息。

① NTC温度传感器。

② 传感头封装形式及尺寸：

a. 代表环氧树脂包装；

b. 代表铝壳、铜壳、不锈钢壳等封装；

c. 代表塑料壳封装；

d. 代表加固定金属片；

e. 代表特殊形式封装。

③ 标称电阻值R25，如103=10×103=10 000Ω=10kΩ。

④ 标称电阻值精度代号：

F代表±1%，G代表±2%，H代表±3%，J代表±5%。

⑤ B值（25℃/50℃，3380即B值为3380k）。

应用热敏电阻器时，必须对它的几个比较重要的参数进行测试。一般来说，热敏电阻器对温度的敏感性高，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。但用万用表也可简易判断热敏电阻器能否工作，具体方法如下：

将万用表拨到欧姆挡（视标称电阻值确定挡位），用鳄鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻器的两个引脚，记下此时的阻值；然后用手捏住热敏电阻器，观察万用表示数，此时会看到显示的数据（指针会慢慢移动）随着温度的升高而改变，这表明电阻值在逐渐改变（负温度系数热敏电阻器阻值会变小，正温度系数热敏电阻器阻值会变大）。当阻值改变到一定数值时，显示数据会（指针）逐渐稳定。若环境温度接近体温，则采用这种方法就不灵。这时可用电烙铁或者开水杯靠近或紧贴热敏电阻器进行加热，同样会看到阻值改变。这样，则可证明这只温度系数热敏电阻器是好的。

NTC热敏电阻器检测示意图如图1-45所示。

用万用表检测负温度系数热敏电阻器时，需要注意热敏电阻器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，而用万用表测量时有一定的电流通过热敏电阻器而产生热量，而且环境温度不一定正是25℃，所以不可避免地会产生误差。

2. NTC热敏电阻器的主要参数

【标称阻值】

标称阻值是热敏电阻器设计的电阻值，常在热敏电阻器表面标出。标称阻值是指在基准温度为25℃时的零功率阻值，因此又被称为电阻值R25。

【额定功率】

额定功率是指热敏电阻器在环境温度为 25℃、相对湿度为 45%～80%及大气压力为0.87～1.07Pa的大气条件下，长期连续负荷所允许的耗散功率。

【B值范围】

B值范围（K）是负温度系数热敏电阻器的热敏指数，反映了两个温度之间的电阻变化。它被定义为在两个温度下零功率电阻值的自然对数之差与这个温度倒数之差的比值。B值可用下述公式计算，即

式中，R1、R2分别是绝对温度T1、T2时的电阻值（Ω）。

【零功率电阻值】

在规定温度下测量热敏电阻器的电阻值，当由于电阻器内部发热引起的电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计时测得的电阻值。

【耗散系数δ（mW/℃）】

耗散系数是指热敏电阻器消耗的功率与环境温度变化之比，即

式中，W是热敏电阻消耗的功率（mW）；T是热平衡时的温度（℃）；T0是周围环境温度（℃）；I是在温度为T时通过热敏电阻器的电流（A）；R是在温度为T时热敏电阻器的电阻值（Ω）。

【时间常数τ（s）】

时间常数τ（s）指的是热敏电阻器在零功率状态下，当环境温度由一个特定温度向另一个特定温度突变时，热敏电阻器阻值变化63.2%所需的时间。

【电阻温度系数】

电阻温度系数是指环境温度变化 1℃时热敏电阻器电阻值的相对变化量。知道某一个型号热敏电阻器的电阻温度系数后，就可以估算出热敏电阻器在相应温度下的实际电阻值。

如MF11型负温度系数热敏电阻器的电阻温度系数为“-（2.73～3.34）%/℃”，含义是：以基准温度25℃为起点，温度每升高1℃，该热敏电阻器的阻值便下降（2.73～3.34）%。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℃时热敏电阻器所具有的电阻值，等于其前一温度的电阻乘以系数0.97（即100%-3%=97%=0.97）。如MF11型负温度系数热敏电阻器在25℃时的阻值为250Ω，那么在26℃时为250Ω×0.97=242.5Ω。常用NTC热敏电阻器的主要参数见表1-18。

3. NTC热敏电阻器的应用

NTC热敏电阻器（负温度系数热敏电阻器）一般用在各种电子产品中做微波功率测量、温度检测、温度补偿、温度控制、稳压温度补偿、开关电源、UPS电源、各类电加热器、电子节能灯、温度控制电路、电源电路的保护、彩色显像管、白炽灯及其他照明灯具的灯丝保护电路中。因此，选用NTC热敏电阻器时应根据应用电路的需要选择合适的类型及型号。

【限流电路】

为了避免电子电路在开机的瞬间产生浪涌电流，通常在设计电路时在电源电路中串接一个功率型 NTC 热敏电阻器，这样就能有效地抑制开机时的浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用以后，由于通过其电流的持续作用，功率型 NTC 热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响，所以在电源回路中使用功率型 NTC 热敏电阻器，是抑制开机时的浪涌，以保证电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。

NTC热敏电阻器用于限流电路的应用电路如图1-46所示。

在如图1-46所示电路中，电阻3106为负温度系数热敏电阻器，电源电压经过该热敏电阻器限流后，经整流桥6102整流，在滤波电容2105两端产生300V左右的直流电压为后级电路供电。

NTC热敏电阻器在限流电路中的实际应用电路如图1-47所示。

【温度检测/控制电路】

由于 NTC 热敏电阻器的阻值会随着环境温度的升高而变小，因此可以通过将热敏电阻器与普通电阻器串联后组成分压电路，将温度变化转换为电压变化信号，然后再利用该变化的电压信号控制驱动电路实现对负载的控制。图1-48是一款电暖器自动温度控制电路。

在如图1-48所示的电路中，RT=22kΩ±10%（25℃），B值为3700。IC1的3脚上的电压是所测量温度的函数电压。该电压与内部控制电压相比较后输出控制信号，控制晶闸管的导通，从而控制加热器两端的工作电压，进而达到控制温度的目的。

NTC热敏电阻器RT的阻值会随着环境温度的下降而上升，进而使热敏电阻器RT两端的电压降升高。当环境温度低于设定值时，IC1的3脚电压高于内部控制电压，输出端6脚输出控制信号，使晶闸管导通程度加深（导通角加大），提高加热器的供电电压，进而使环境温度得以升高。

当温度上升到设定值时，IC1 的 3 脚电压下降到低于内部比较器电压值后，6 脚输出控制信号，使晶闸管导通程度（导通角）降低，并降低加热器的供电电压（甚至切断加热器的供电），使环境温度降低。如此周而复始，即可将环境温度控制在设定值上。

1.2.3 PTC热敏电阻器

1. PTC热敏电阻器的识别与检测

PTC是英文Positive Temperature Coefficient的缩写。其含义为正温度系数。PTC热敏电阻器是一种在钛酸钡（BaTiO3）固溶体中掺入微量稀土元素，用陶瓷工艺法制成组件体，再引出电极和导线，并用树脂密封而成的高技术半导体功能陶瓷材料电阻器。

PTC热敏电阻器（正温度系数热敏电阻器）是一种具有温度敏感性的半导体电阻器。一旦超过一定的温度（居里温度）时，其电阻值就会随着温度的升高几乎是呈阶跃式的增高。PTC热敏电阻器本体温度的变化可以由流过PTC热敏电阻器的电流来获得，也可以由外界输入热量或者两者的叠加来获得。

常见的PTC热敏电阻器外形图如图1-49（a）所示，常见的高分子PTC热敏电阻器实物图如图1-49（b）所示。

PTC热敏电阻器根据其材质的不同可以分为陶瓷PTC热敏电阻器和有机高分子PTC热敏电阻器（简称高分子PTC热敏电阻器）。PTC热敏电阻器根据其用途的不同可分为自动消磁用PTC热敏电阻器、延时启动用PTC热敏电阻器、恒温加热用PTC热敏电阻器、过载保护用PTC热敏电阻器、过热保护用PTC热敏电阻器、传感器用PTC热敏电阻器。在一般情况下，高分子PTC热敏电阻器适合过载保护电路。

高分子PTC热敏电阻器与保险丝之间最显著的差异就是前者可以多次重复使用。高分子PTC 热敏电阻器能提供过电流保护作用，同一只高分子 PTC 热敏电阻器能多次提供这种保护。因此，高分子PTC热敏电阻器又被称为PTC自恢复保险丝或者聚合物自恢复保险丝。

高分子PTC热敏电阻器在过流问题未被排除以前一直处于关断状态而不会复位，能够一直保持高电阻状态直到排除故障。

高分子PTC热敏电阻器与陶瓷PTC热敏电阻器的不同在于元器件的初始阻值、动作时间（对事故事件的反应时间）及尺寸大小的差别。具有相同维持电流的高分子PTC热敏电阻器与陶瓷PTC热敏电阻器相比，高分子PTC热敏电阻器尺寸更小、阻值更低，同时反应更快。

高分子PTC热敏电阻器是由填充炭黑颗粒的聚合物材料制成的。这种材料具有一定的导电能力，因而能够通过额定的电流。如果通过热敏电阻器的电流过高，则它的发热功率大于散热功率。此时，热敏电阻器的温度将开始不断升高，同时热敏电阻器中的聚合物基体开始膨胀，这使炭黑颗粒分离，并导致电阻上升，从而非常有效地降低了电路中的电流。这时电路中仍有很小的电流通过，这个电流使热敏电阻器能够维持足够温度从而保持在高电阻状态。当排除故障之后，高分子PTC热敏电阻器很快冷却并将恢复到原来的低电阻状态，这样又像一只新的热敏电阻器一样可以重新工作了。

国产的热敏电阻器采用SJ1155—1982部颁标准（新标准）命名，型号名称分为四部分，各部分的含义见表1-19。

第一部分为字母符号，用字母“M”表示主称为敏感电阻器。

第二部分用字母表示敏感电阻器的类别，“Z”表示正温度系数热敏电阻器，“F”表示负温度系数热敏电阻器。

第三部分用数字0～9表示热敏电阻器的用途或特征。

第四部分用数字或字母、数字混合表示序号。

如 MZ73A—1 表示消磁用正温度系数热敏电阻器（M：敏感电阻器，Z：正温度系数热敏电阻器，7：消磁用，3A—1：序号）。

实际的PTC热敏电阻器型号通常由六部分组成，如，即包含下列内容：

① 型号：MZ11A。

② 开关温度：50代表50℃，75代表75℃，85代表85℃，105代表105℃，120代表120℃。

③ 类型代号：S代表微小型，A代表基本型，HV代表高压型。

④ 额定零功率电阻：采用电阻器的数字标注法表示，如102=10×102=1000Ω、68R=68Ω。

⑤ 电阻允许误差：N代表±30%，V代表±25%，M代表±20%，K代表±10%，J代表±5%， X代表其他允许误差。

⑥ 引线形状：U代表内弯，S代表直线形，A代表轴弯。

在有些 PTC 热敏电阻器的型号中，通常也包含有该热敏电阻器的直径等信息，如 ，即包含下列内容：

① 型号。

② PTC热敏电阻器规格参数（与MZ11A系列相同）。

③ 芯片直径：5D代表φ5，7D代表φ7，10D代表φ10。

④ 压敏电压及其允许偏差：820表示82V，101表示100V，121表示120V，151表示150V。电阻允许误差中的N代表±30%，V代表±25%，M代表±20%，K代表±10%，J代表±5%， X代表其他允许误差。

应用热敏电阻器时，必须对它的几个比较重要的参数进行测试。一般来说，热敏电阻器对温度的敏感性高，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。但用万用表也可简易判断热敏电阻器能否工作，具体方法如下：

在常温下（室内温度接近 25℃），将万用表拨到欧姆挡（视标称电阻值确定挡位，通常为 R×1 挡），用鳄鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻器的两个引脚，记下此时的阻值，并与标称阻值相对比，两者相差在±2Ω内即为正常；然后将一个热源（通电的电烙铁）加热PTC热敏电阻器，观察万用表示数，此时会看到显示的数据（指针会慢慢移动）随着温度的升高而增大。当阻值改变到一定数值时，显示数据会（指针）逐渐稳定，此时说明该PTC电阻器基本正常，可以正常使用；若加热后，阻值无变化，说明其性能不佳，不能继续使用。注意不要使热源与 PTC 热敏电阻器靠得过近或直接接触热敏电阻器，以防止将其烫坏。PTC 热敏电阻器检测示意图如图1-50所示。

2. PTC热敏电阻器的主要参数

PTC热敏电阻器主要就是利用半导体器件的PTC特性进行工作的。PTC特性是指PTC热敏电阻器电阻率随温度变化的规律，即正电阻温度系数特性。当温度在某一特定值时，即A点（居里点）以下时，电阻率呈下降趋势，变化甚微；若达到居里点温度再升高，则PTC组件的电阻率突变，呈指数曲线上升，这种现象被称为PTC特性，如图1-51所示。改变钛酸钡中掺入的稀土元素的成分和数量，即可改变居里点温度的高低。

常见的MZ12A型过流保护PTC热敏电阻器的主要参数见表1-20。

3. PTC热敏电阻器的应用与代换

利用PTC热敏电阻器最基本的电阻温度特性及电压— 电流特性和电流— 时间特性，PTC热敏电阻器已广泛应用于工业电子设备、汽车及家用电器等产品中，达到自动消磁、过热过流保护、恒温加热、温度补偿及延时等作用。

PTC热敏电阻器在电源接通1～2s后即呈高阻状态，温度高于65℃左右发生转折；断开电源后，要经过1.5～2min才能冷却到低阻状态。因此，在彩电、电冰箱电路设计中利用其特点实现过压、过流、过载保护来延长仪器的使用寿命，同时加强了安全防护。PTC热敏电阻器的应用电路主要有下列几种形式。

【高分子PTC热敏电阻器过流/过热保护电路】

高分子PTC热敏电阻器由于具有独特的正温度系数电阻特性（即PTC特性），因而极为适合用于过流保护器件。高分子PTC热敏电阻器的使用方法像普通保险丝一样，是串联在电路中的（没有极性），应用电路如图1-52所示。

当电路处于正常状态时，通过高分子PTC热敏电阻器的电流小于额定电流，高分子PTC热敏电阻器处于常态，阻值很小，串联在电路中的高分子PTC热敏电阻器不会阻碍电流通过，不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障、电流大大超过额定电流时，高分子PTC热敏电阻器由于发热功率增加导致其内部温度上升（或者工作环境温度上升），当温度超过开关温度Ts时，电阻瞬间会变得很大，呈高阻态，使电路处于相对“断开”状态，把电路中的电流限制到很低的水平。此时电路中的电压几乎都加在高分子PTC热敏电阻器两端，因而可以起到保护其他元件的作用。当排除故障后，高分子PTC热敏电阻器的阻值会迅速恢复到原来的水平。电路排除故障后，无须更换高分子PTC热敏电阻器，可以继续使用。

图1-53为高分子PTC热敏电阻器对交流电路保护过程中电流的变化示意图。热敏电阻器动作后，电路中的电流有了大幅度的降低。图中，t为热敏电阻器的动作时间。由于高分子PTC热敏电阻器的可设计性好，可通过改变自身的开关温度（Ts）来调节其对温度的敏感程度，因而可同时起到过温保护和过流保护两种作用，如KT16—1700DL型热敏电阻器由于动作温度很低，因而适用于锂离子电池和镍氢电池的过流及过温保护。

高分子PTC热敏电阻器是一种直热式、阶跃型热敏电阻器。其电阻变化过程与自身的发热和散热情况有关，因而其维持电流（Ihold）、动作电流（Itrip）及动作时间均受环境温度的影响。

【PTC热敏电阻器灯丝预热电路】

PTC热敏电阻器用于各种荧光灯电子镇流器、电子节能灯中时，不必改动线路，将适当的PTC热敏电阻器直接跨接在灯管的谐振电容器两端，改变电子镇流器、电子节能灯的硬启动为预热启动，使灯丝的预热时间达到0.4～2s，可延长灯管寿命达三倍以上。

PTC热敏电阻器灯丝预热电路如图1-54所示。

在如图1-54所示电路中，刚接通开关时，PTC热敏电阻器Rt处于常温状态，其阻值远远低于C2的容抗，电流通过C1，Rt自热温度超过居里温度Tc跃入高阻态。其阻值远远高于C2的容抗，电流通过C1、C2形成回路导致LC谐振，产生高压，点亮灯管。

对某一特定的电子镇流器、电子节能灯而言，所选用的PTC热敏电阻器阻值越大、体积越小、居里温度越低，其功耗就越小、预热时间也越短；反之，功耗就越大，预热时间也越长。

【PTC热敏电阻器过热保护电路】

由于PTC热敏电阻器具有在居里温度以上电阻值陡然升高的特性，因此可以在环境温度异常升高时，利用装有PTC热敏电阻器的保护线路通过阻值的改变而接通或断开回路，达到保护后级元器件的目的。

图1-55为PTC热敏电阻器过热保护电路。

如图1-55（a）所示电路的工作原理如下：在正常环境温度下，PTC热敏电阻器阻值Rp小于RS，输出电压较低；当环境温度超过设定温度时，PTC热敏电阻器阻值Rp快速上升超过RS，从而导致Uo增加到足够高的电压而动作，如图1-55（b）所示。

【PTC热敏电阻器电动机启动电路】

在单相交流电动机的启动线路中，与辅助启动线圈串联的PTC热敏电阻器可在电动机加速之后自动断开，从而保护启动线圈免受损坏。PTC 热敏电阻器电动机启动电路如图1-56所示。

当接通电源时，电源电流全部加在辅助启动线圈（启动绕组）上，PTC热敏电阻器可将约7A左右的电流在0.1～0.4s之内衰减至4A左右，然后再经3s左右的时间使电流降为10～15mA，这样，启动绕组因PTC热敏电阻器“关闭”而停止工作，而这时运行绕组已处于正常工作状态。这种启动装置的特点是性能可靠、寿命长，实现了无触点启动，而且这种方法还对低电压启动有较强的适应性。例如，在供电电压为160V时，只要输入电流稍大于2A，电冰箱压缩机就能正常启动。

【PTC热敏电阻器消磁电路】

由于显像管的荫罩板通常采用含有钢的合金制成，因此在施加高压电时会产生剩磁。如果不将剩磁消除，则这种剩磁就会对电子束产生附加的偏转作用，使显像管的色纯度下降，影响显示器的显示效果。因此，彩色电视机、彩色显示器都添加了消磁电路来消除这些剩磁，以保证显示器的显示效果。

消磁电路通常由一个能够产生磁场的消磁线圈及一个能够产生交变电流的正温度系数热敏电阻器（或者称为消磁电阻器）构成。消磁线圈一般固定地安装在显像管锥体四周。常见的消磁电路电路形式如图1-57所示。

在如图1-57所示中，R1为PTC热敏电阻器。在开关闭合的瞬间，由于热敏电阻器R1的初始电阻值很小，故起始电流Io很大。随着热敏电阻器温度的升高，R1 的电阻值逐渐增大，使回路中电流减小，因而在消磁线圈中产生周期性衰减的交变电场，从而使磁滞回线按周期减小（如图1-58所示），从而达到消磁的目的。

由于图1-57电路中的消磁电路在电路正常工作时依然在通电，消磁线圈中还有微弱的电流通过，消磁线圈中的残余电流会对图像有影响，而且这样消磁电阻易发热损坏。因此，目前的新型显示器消磁电路都采用双刀双掷开关继电器对消磁电路进行控制，消磁完毕后，继电器完全断开，以防止正常工作时消磁线圈中残余电流对图像的影响。这种新型消磁电路原理图如图1-59所示。

当电源开通时，CPU消磁控制端输出5V电压加在三极管VT902上，使三极管导通，这时继电器上的线圈有电流流过，使继电器吸合，于是220V电压瞬间通过消磁电阻器NR901加到消磁线圈上，在消磁线圈四周产生强大的交变磁场，对显像管进行消磁。由于消磁电阻器的作用，使磁场迅速衰减到零（经过实测，在开机瞬间磁场强度可达到1800安培/匝，几秒后RY901完全关断消磁线圈与220V的连接，磁场强度降到0安培/匝），磁性物质剩磁一并下降为零，最后达到消磁的目的。3～5s后，CPU消磁控制端输出低电平，VT902截止，消磁结束。当消磁结束后，由于继电器上电感两端电流不能突变，剩余电流通过VD905放电，以保护VT902不至于被过高的反峰电压击穿。

在实际应用电路中，PTC消磁电阻器通常有两脚和三脚两种封装形式，因此它们的连接方式有点差异，如图1-60所示。

1.2.4 压敏电阻器

1. 压敏电阻器的识别与检测

压敏电阻器（Zinc Oxide Varistor）是利用半导体材料的非线性特性制成的一种特种电阻器。当压敏电阻器两端施加的电压达到某一临界值（压敏电压）时，压敏电阻器的阻值就会急剧变小。

压敏电阻器的种类很多，按其材料来分类，可分为氧化锌压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、锗硅压敏电阻器、钛酸钡和硒化镉压敏电阻器等。

氧化锌压敏电阻器（ZnO）又称“突波接收器”，是一种具有电压、电流对称特性的压敏电阻器。它主要用来保护电子产品或组件免受开关或雷击诱发所发生的突波影响，目前广泛应用在各种电子产品中。

多层片式压敏电阻器（MLV）又称贴片式压敏电阻器，是一种浪涌电压抑制器。它是采用先进的叠层片式化技术制造的半导体陶瓷元件，能为被保护元件（电路）提供强有力的保护，同时具有优良的浪涌能量吸收能力及内部散热能力。

压敏电阻器在休息状态（非击穿状态）时，相对于受保护的电子器件而言，具有很高的阻抗（数兆欧姆），对原设计电路没有影响，但当有瞬间过高电压（超过压敏电阻器的击穿电压）出现时，该压敏电阻器的阻抗会迅速变低（仅有几欧姆），从而使原电路短路，保护电子产品或组件。常见的压敏电阻器外形图如图1-61所示。

检测压敏电阻器时，应将万用表的电阻挡挡位开关拨至最高挡。常温下测量压敏电阻器的两引脚阻值应为无穷大，数字表显示屏将显示溢出符号“1”，如图1-62所示。

若有阻值，就说明该压敏电阻器的击穿电压低于万用表内部电池的9V（或15V）电压（这种压敏电阻器很少见）或者已经被击穿损坏。

测量压敏电阻器的标称电压电路如图1-63所示。

SJ1152—1982部颁标准中压敏电阻器的型号命名分为四部分：

第一部分用字母“M”表示主称为敏感电阻器。

第二部分用字母“Y”表示敏感电阻器为压敏电阻器。

第三部分用字母表示压敏电阻器的用途或特征。

第四部分用数字表示序号，有的在序号的后面还标有标称电压、通流容量或电阻体直径、电压误差、标称电压等。各部分的含义见表1-21。

例如：

2. 压敏电阻器的主要参数

【压敏电压】

压敏电压即击穿电压或阈值电压，指的是在规定电流下的电压值，在大多数情况下，指用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值。不同型号的产品，其压敏电压范围为10～1000V不等，可根据具体需要正确选用。一般U1mA=1.5Up=2.2UAC。式中，Up为电路额定电压的峰值；UAC为额定交流电压的有效值。压敏电阻器的电压值选择是至关重要的。它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电源电压为 220V，则压敏电阻器电压值U1mA=1.5Up=1.5×220V=476V，U1mA=2.2×UAC=2.2×220V=484V，因此压敏电阻器的击穿电压可选在476～484V之间。

【最大连续电压】

最大连续电压指的是在规定环境温度下，能长期持续加在压敏电阻器两端的最大正弦交流电压有效值或最大直流电压值。

【限制电压】

限制电压指的是在压敏电阻器中通过规定大小的冲击电流（8/20μs）时，其两端的最大电压峰值。

【额定功率】

额定功率指的是在规定的环境温度下，可施加给压敏电阻器的最大平均冲击功率。

【最大能量】

在压敏电压变化不超过±10%，冲击电流波形为10/1000μs或2ms的条件下，可施加给压敏电阻器的最大的一次冲击能量。

【通流容量（最大冲击电流）】

用规定的时间和次数进行标准波形冲击（一般为8/20μs，2ms方波），压敏电阻器标称电压变化率符合技术条件规定的最大电流被称为通流容量。

【静态电容量】

静态电容量指的是压敏电阻器本身所固有的电容量，是在 20℃±2℃环境中，施加以1kHz、最大为1Urms信号时所测得的。

【漏电流】

漏电流指的是在规定的温度下，施加最大连续直流电压（或实际压敏电压的75%）时，压敏电阻器中流过的电流值。

【非线性系数】

非线性系数表示压敏电阻器偏离伏安特性的程度。该值越大越好。

【残压比】

当流过脉冲电流时，压敏电阻器两端的峰值电压与标称电压之比被称为残压比。

压敏电阻器虽然能吸收很大的浪涌电能量，但不能承受毫安级以上的持续电流，在用作过压保护时必须考虑到这一点。选择压敏电阻器时，一般只需要考虑标称压敏电压 U1mA和通流容量这两个参数。常用压敏电阻器的主要参数见表1-22。

3. 压敏电阻器的应用

压敏电阻器主要用于程控电话交换机、各种半导体器件、民用电器的保护电路或作为大功率高频电路中的假负载或吸收电阻。

压敏电阻器选用的正确与否，直接影响保护效果和可靠性。如果选用不当，则不但不能起到保护作用，反而易造成被保护电气设备不能正常工作。因此，必须根据使用电路的具体情况和工作条件（即间断工作还是不间断工作）来选取标称电压适当的压敏电阻器。虽然标称电压值选择的越低，保护灵敏度越高，但标称电压值若选得太低，则在正常工作电压下，流过压敏电阻器的电流也相应较大，会引起压敏电阻器自身损耗增大而发热。当遇到过电压时，流过压敏电阻器的电流会更大，容易将压敏电阻器烧毁。对某些有意选择低电压的压敏电阻器来进行保护的电路，压敏电阻器应安装在易于散热和便于进行更换操作的位置。

压敏电阻器在实际电路中主要有下列几种功能。

【过压保护】

采用压敏电阻器的过压保护电路如图1-64所示。

由于电网电压的波动或人为的配电故障，经常会使电网产生浪涌过电压，威胁电子仪器及各种家电的整流电路和电源变压器的安全。若将压敏电阻器并接在整流二极管或电源变压器的输入端即可起到保护作用。

【直流电动机稳速】

采用压敏电阻器的直流电动机稳速电路如图1-65所示。

在直流电动机的并激绕组电路中串入一只氧化锌压敏电阻器可稳定电动机的转速。其工作原理为：当电源电压变化时，压敏电阻器可以改变励磁绕组中的电流，从而达到稳速的目的。

【用电器防雷击】

采用压敏电阻器的用电器防雷击电路如图1-66所示。

图 1-66（a）为电视机天线防雷击电路。在雷雨天收看电视节目时，其雷电可以通过两条途径窜入电视机将其损坏：一条是通过室外电视天线；另一条是通过电视机的电源线。前者常损坏高频头，后者常使电视机的电源电路及行、场输出电路损坏。在室外天线上加接压敏电阻器可以抑制这种恶果。其工作原理如下：在正常工作时，天线上的电压很低（低于30V），不足以使压敏电阻器导通，压敏电阻器的阻值为无穷大，电视机天线与大地之间是开路的，天线接收到的信号直接馈送到电视机中；若遇到雷击，则天线上瞬间会有高压产生。该高压使压敏电阻器导通，于是该高压对地构成回路，电流不从电视机中流过，避免损坏电视机。

为防止出现雷击所带来的高压过流信号进入电话机内部电路，电话机通常采用的是加入过压、过流保护元器件，如压敏电阻、自恢复过流保险丝、气体放电管等器件加以保护。雷击通常以高压脉冲形式出现在电话线两端。所以，通常采用电话线两端并接压敏电阻器的防雷措施。这也是普通电话机通常使用的防雷方法。压敏电压选择在 200V 左右即可。另外，为了有效防止外部过流信号对内部器件的影响，应在电话线入口处加入过流保护元件。

图1-66（b）为电话机常用的防雷及抗电磁干扰电路。图中，3R508T为压敏电阻器（或者气体放电管），用来作为突波电流的抑制器；TR250-120为自恢复限流器件，限流参数为120mA；其余器件组成抗电磁干扰电路，以防止外部及内部的电磁干扰和辐射。

当线路正常运作时，压敏电阻器处于高阻抗的状态，这个高阻抗的状态并不影响线路正常工作。当压敏电阻器感测到雷击或过高的突波电流时，压敏电阻器会在极短的时间﹙ns﹚呈现低阻抗的状态，直到电压与电流恢复到正常值，这时压敏电阻器才会回到正常的高阻抗状态，继续保护设备。