熱敏電阻(thermistor)是對溫度敏感的一種電子器件,其電阻值會隨著溫度的變化而發生改變。
熱敏電阻按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻(PTC thermistor)和負溫度系數熱敏電阻(NTC thermistor)。正溫度系數熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而增大,負溫度系數熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而減小。
正溫度系數的熱敏電阻(PTC)除可做感知溫度外,多是用保護電路中。如在電源電路中防浪涌,保護后端的電容等器件不過載;用劇變溫度反應大的PTC材料可做成可自恢復的保險管;反應線性的可用于LED燈珠的補償保護。
負溫度系數的熱敏電阻(NTC)一般適用于溫度測量、環境監控等領域。如在家用空調、熱水器中用于探測溫度,供后端電路調控溫度。
熱敏電阻的制作材料一般分為金屬材料、氧化物材料和半導體材料。氧化物材料主要成分是氧化鎂、氧化鐵和氧化鋅。半導體材料主要成分是氧化錫和氧化銅。
熱敏電阻的特點是具有靈敏度較高、工作溫度范圍寬、體積小。其電阻值可在0.1~100kΩ間任意選擇,易加工成各種形狀,穩定性好。氧化物材料的熱敏電阻具有成本低、過載能力強的優點。半導體材料的熱敏電阻具有精度高、響應速度快、可靠性好、靜態功耗低的優點。
熱敏電阻的常用參數:
1、Rc:標稱阻值。一般指環境溫度為25℃時熱敏電阻器的實際電阻值。
2、RT:實際阻值。在一定的溫度條件下所測得的電阻值。
3、T0:基準(環境)溫度基點。一般為25℃。
4、T1:第一個溫度基點(通常是 25℃),但其計量單位為K,注意這里的K是開爾文。如為25℃,T1=25+273.15=298.15K
5、T2:第二個溫度基點。計量單位同T1。
6、B:材料常數。它是一個描述熱敏電阻材料物理特性的參數,也是熱靈敏度指標,它描述的是兩個溫度點之間特定溫度范圍內的電阻 (R/T)曲線的梯度。B值定義為 T1和 T2范圍之間的熱敏電阻材料常數。即 B(T1/T2)。B值越大,表示熱敏電阻器的靈敏度越高。應注意的是,在實際工作時,B值并非一個常數,而是隨溫度的升高略有增加。
除上述常用的參數外,制造商提供的產品資料中還會標熱敏電阻的類型是NTC還是PTC,以及溫度與電阻值的關系表。
在SOA蝶型器件中,熱敏電阻常被用于監測器件內部溫度。通過測量熱敏電阻的電阻值,可以體現出其所在環境溫度的變化。這種監測方式對于SOA器件的溫度控制非常重要,因為SOA器件中的放大器芯片對溫度變化比較敏感。如隨著溫度的升高,SOA芯片需要有更多的載流子注入來維持所需的粒子數反轉,SOA芯片的閾值電流升高,這會導致SOA的能量轉化效率降低,將更多的電能轉換為熱能,發射波長也隨著溫度的變化發生漂移。如果SOA芯片不能快速有效地制冷,則不僅會影響其輸出特性,甚至會對SOA芯片造成損傷。為了保證SOA芯片有較長的工作壽命,必須采取自動溫度控制的措施,來控制SOA芯片溫度,維持SOA的正常工作。
以天津見合八方的SOA為例,SOA器件內光芯片旁貼有一片NTC型熱敏電阻,芯片的工作溫度一般是設定在25℃,當芯片溫度高于或低于25℃時,熱敏電阻的電阻值就會發生變化。這個阻值的變化可通過檢測電路檢出。檢測電路將這個變化的信號傳遞給調溫控制電路,調溫電路會驅動可制冷和制熱的器件(TEC半導體熱電制冷器),這個TEC裝在芯片下面的熱沉上,通過調節熱沉的溫度來對芯片溫度進行反向控制,使之維持在設定的25℃上。從而起到保證SOA性能參數穩定和延長壽命的作用。
溫度偏差檢出電路示意圖
現一些半導體芯片廠家推出系列的TEC專用集成電路芯片。如美信公司,其MAX1968,一側接熱敏電阻,另一側接TEC,周邊配上一些阻容電感器件,即可構建一套不錯的溫度控制系統。
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