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3.3.1 热敏电阻器

热敏电阻器是一种对温度敏感的电阻器,它一般由半导体材料制作而成,当温度变化时其阻值也会随之变化。

1. 实物外形与电路符号

热敏电阻器的实物外形和电路符号如图3-22所示。

图3-22 热敏电阻器

2. 种类

热敏电阻器的种类很多,通常可分为负温度系数热敏电阻器(NTC)和正温度系数热敏电阻器(PTC)两类。

(1)负温度系数热敏电阻器(NTC)

负温度系数热敏电阻器简称NTC,其阻值随温度升高而减小。NTC是由氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原材料制作而成的。根据使用温度条件不同,负温度系数热敏电阻器可分为低温(-60~300℃)、中温(300~600℃)、高温(>600℃)三种。

温度每升高1℃,NTC阻值会减小1%~6%,阻值减小程度视不同型号而定。NTC广泛用于温度补偿和温度自动控制电路,如电冰箱、空调、温室等的温控系统常采用NTC作为测温元件。

(2)正温度系数热敏电阻(PTC)

正温度系数热敏电阻器简称PTC,其阻值随温度升高而增大。PTC是在钛酸钡(BaTiO3)中掺入适量的稀土元素制作而成的。

PTC可分为缓慢型和开关型。缓慢型PTC的温度每升高1℃,其阻值会增大0.5%~8%。开关型PTC有一个转折温度(又称“居里点”温度,钛酸钡材料PTC的“居里点”温度一般为120℃左右),当温度低于转折温度时,阻值较小,且温度变化时阻值基本不变(相当于开关闭合);一旦温度超过转折温度,其阻值会急剧增大(相关于开关断开)。

缓慢型PTC常用在温度补偿电路中;开关型PTC由于具有开关性质,故常用在开机瞬间接通而后又马上断开的电路中,如彩色电视机的消磁电路和电冰箱的压缩机启动电路。

3. 应用电路

热敏电阻器具有阻值随温度变化而变化的特点,一般用在与温度有关的电路中。热敏电阻器的应用电路如图3-23所示。

图3-23 热敏电阻器的应用电路

R2(NTC)与灯泡相距很近,当开关S闭合后,流过R1的电流分作两路,一路流过灯泡,另一路流过R2。开始R2温度低,阻值大,经R2分掉的电流小,灯泡流过的电流大而很亮;R2与灯泡距离近,因此受灯泡的烘烤而温度上升,阻值变小,分掉的电流增大,流过灯泡的电流减小,灯泡变暗。

当闭合开关S时,有电流流过R1(开关型PTC)和灯泡。开始R1温度低,阻值小(相当于开关闭合),流过的电流大,灯泡很亮;随着电流流过R1,R1温度升高,当R1温度达到居里点温度时,R1的阻值急剧增大(相当于开关断开),流过的电流很小,灯泡无法被继续点亮而熄灭;在此之后,流过的小电流维持R1为高阻值,灯泡一直处于熄灭状态。如果要灯泡重新点亮,则可先断开开关S,等待几分钟,让R1冷却下来,然后闭合开关S,灯泡会亮一下又熄灭。

4. 用指针万用表检测热敏电阻器

热敏电阻器检测分两步,只有两步测量均正常才能说明热敏电阻器正常,测量时还可以判断出电阻器的类型(NTC或PTC)。热敏电阻器检测如图3-24所示。

图3-24 热敏电阻器检测

① 测量常温(25℃左右)下的标称阻值。根据标称阻值选择合适的欧姆挡,图中的热敏电阻器的标称阻值为25Ω,故选择R×1Ω挡,将红、黑表笔分别接触热敏电阻器的两个电极,然后在刻度盘上读出阻值的大小。

若阻值与标称阻值一致或接近,则说明热敏电阻器正常。

若阻值为0,则说明热敏电阻器短路。

若阻值为无穷大,则说明热敏电阻器开路。

若阻值与标称阻值偏差过大,则说明热敏电阻器性能变差或损坏。

图3-24 热敏电阻器检测(续)

② 改变温度,再次测量阻值。用火焰靠近热敏电阻器(不要让火焰接触电阻器,以免烧坏电阻器),用火焰的热量对热敏电阻器进行加热,然后将红、黑表笔分别接触热敏电阻器的两个电极,再在刻度盘上读出阻值的大小。

若阻值与标称阻值比较有变化,则说明热敏电阻器正常。

若阻值往大于标称阻值方向变化,则说明热敏电阻器为PTC。

若阻值往小于标称阻值方向变化,则说明热敏电阻器为NTC。

若阻值不变化,则说明热敏电阻器损坏。

5. 用数字万用表检测热敏电阻器

用数字万用表检测热敏电阻器如图3-25所示,图(a)所示为测量热敏电阻器常温时的阻值,图(b)所示为改变温度时测量阻值有无变化。

图3-25 用数字万用表检测热敏电阻器

① 挡位开关选择200Ω挡。

② 红、黑表笔分别接热敏电阻器的两个电极。

③ 显示屏显示的阻值为10.2Ω,与标称阻值接近,正常。

④ 将火焰靠近热敏电阻器(不要接触),显示屏显示的阻值发生变化,当前值为8.0Ω。温度上升,阻值会下降,可确定此电阻器为负温度系数热敏电阻器(NTC)。