热敏电阻陶瓷系列之NTC热敏陶瓷

一、NTC负温度系数热敏陶瓷（NegativeTemperatureCoefficient）

NTC热敏电阻陶瓷是随着温度升高，电阻率按指数关系减小的一类陶瓷材料，它们大多数是尖晶石结构或其他结构的氧化物陶瓷，其中多数含有一种或多种过度金属氧化物，主要成分是CoO、NiO、MnO、CuO、ZnO、MgO、Fe2O3、Cr2O3、Al2O3、ZrO2、TiO2等。

NTC热敏电阻的发展经历了漫长的阶段：年，科学家首次发现了硫化银有负温度系数的特性，年，科学家发现氧化亚铜-氧化铜也具有负温度系数的性能，并将之成功地运用在航空仪器的温度补偿电路中，随后，由于晶体管技术的不断发展，热敏电阻器的研究取得重大进展，年研制出了NTC热敏电阻器。

NTC热敏电阻陶瓷主要应用于温度测量和温度补偿等，其优点是电阻值受氧的影响不大，在空气中稳定、灵敏度高、价格便宜。用于温度测量时，热敏电阻常数B越大灵敏度越高，而用于温度补偿时必须根据补偿的对象适当地选择B值。

二、NTC热敏陶瓷电阻的分类

1.根据阻温特性可分为三种类型：

①缓变型的热敏电阻，在实际使用中这种类型是使用的最多的一类；

②以VO2为基本成分的具有临界温度系数热敏电阻（CRT），在特定温度内，其组织急剧下降，利用这种热敏电阻可以制成固态无触点开关，广泛用于温度的自动控制，过热保护及制冷设备中；

③阻温特性为直线的陶瓷热敏元件，一般对于CdO-Sb2O3-WO3系和CdO-SnO2-WO3系陶瓷材料，在相当宽的温度范围内（-~+℃）其电阻率与温度呈线性关系，由于阻温特性的线性化，使得测量方便，容易做到数字化。

2.根据使用范围可分为三种类型：

①低温型：低温NTC热敏电阻陶瓷的使用温度范围一般在4.2~K，一般以Fe、Co、Ni、Mn、Cu等两种以上的过渡金属氧化物为主要成分来形成尖晶石结构，为了降低B值，可掺入少量稀土元素如La、Nd、Yb等。主要应用在宇航以及一系列低温工程与超导研究领域；

②中温型：中温NTC热敏电阻陶瓷的使用温度范围一般在室温~℃，大多为尖晶石型含Mn氧化物陶瓷；

③高温型：高温NTC热敏电阻陶瓷的使用温度范围一般在~0℃，一般由ZrO2-Y2O3系、ZrO2-CaO系萤石型结构的材料构成。下表给出了此种分类下典型的NTC热敏电阻陶瓷的主要成分及应用。

表1各种典型NTC热敏电阻陶瓷的主要成分及应用

三、NTC热敏电阻陶瓷的生产工艺及特点

NTC热敏电阻陶瓷的制造工艺与一般陶瓷工艺相似，其工序随材料种类、性能要求、外形、尺寸等略有不同。下图给出了片状、杆状NTC陶瓷热敏电阻生产工艺。

图1.片状、杆状NTC陶瓷热敏电阻生产工艺流程图

下面主要说明NTC陶瓷热敏电阻的生产工艺特点：

1.电极制备

NTC热敏电阻陶瓷一般为ρ型半导瓷，与银可形成可靠的欧姆接触。因此NTC热敏电阻绝大多数采用银浆作电极材料。

2.阻值调整

在大量生产中，为了获得各种规格的标准阻值，仅靠改变组分配比和烧结条件是很不够的，必须采取调阻的措施，常用的方法是热处理调阻。

3.敏化处理

NTC热敏电阻的坯体经阻值调整后，其电气参数虽已基本符合使用要求，但它的性能还不够稳定，新生的晶体会吸附或吸收空气中的氧，使阻值变化，因而在制造过程中常在~℃范围内进行50~h的热处理以消除使用中的不稳定性。这一热处理过程只改变材料的氧吸附或吸收的情况，并不改变其原来的晶体结构，称之为敏化处理。

4.老练

装配完成后，热敏电阻产品的性能还不够稳定，必须经过老练处理。老练是将产品在等于或高于工作温度的恒温箱中放置~h，或在略高于工作温度范围进行多次正负温度循环。这相当于使产品在人为的条件下获得加速老化的效果。在老练第一周，阻值变化较大，以后逐步趋向稳定。

四、NTC热敏电阻的应用

NTC热敏电阻由于灵敏度高、可靠性高及价格低廉，而被广泛应用于家用电器、汽车以及工业生产设备的温度传感与控制。从元件的功能角度看，主要有以下作用：①温度检测及控制②温度补偿③抑制浪涌电流

图2.NTC热敏电阻陶瓷材料

大致可分为如下情况：

1.大功率型NTC热敏电阻

应用范围：适用于转换电源、开关电源、UPS电源、各类电加热器、电子节能灯、电子镇流器、各种电子装置电源电路的保护以及彩色显示像管、白炽灯及其它照明灯具的灯丝保护。

2.补偿性NTC热敏电阻

应用范围：适用于一般精度的温度测量和在计量设备、晶体管电路中的温度补偿。

3.测温型NTC热敏电阻

应用范围：主要用于汽车、内燃机车、大型电机、油浸变压器等的冷却系统作定点测温的感温元件，也可用在其它场合的温度测量。

4.玻封测温型NTC热敏电阻

应用范围：空调、暖气设备、电子体温计、液位传感器、汽车电子、电子台历等领域。

5.CMF片式NTC热敏电阻

应用范围：半导体集成电路、液晶显示、晶体管及移动通讯设备用石英振荡器的温度补偿；可充当电池的温度探测、计算机微处理器的温度探测以及需要温度补偿的各种电路。

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