熱敏電阻確保自動化設備

穩定運作

熱敏電阻（thermistor）的電阻值可隨著溫度的變化而改變，因此成為監控電子產品溫度的理想器件，此外，PTC熱敏電阻也可用于擔任自恢復保險絲，在確保工業自動化設備安全運作的過程中，扮演重要的角色。本文將為您介紹熱敏電阻的發展歷程與特性，以及由村田制作所（Murata）所推出的相關解決方案。

熱敏電阻是理想的溫度傳感器

熱敏電阻（thermistor）是一種傳感器電阻，電阻值會隨著溫度的變化而改變，且體積隨溫度的變化較一般的固定電阻要大很多。熱敏電阻屬可變電阻的一類，廣泛應用于各種電子組件中，主要用于測量、控制和監測溫度，并且具有許多應用，例如涌浪電流限制器、溫度傳感器、自恢復保險絲、自動調節加熱器等。

不同于電阻溫度計使用純金屬，在熱敏電阻中使用的材料通常是陶瓷或聚合物。兩者也有不同的溫度響應性質，電阻溫度計適用于較大的溫度范圍，而熱敏電阻通常在有限的溫度范圍內實現較高的精度，通常是-90℃?130℃。

熱敏電阻被廣泛應用于溫度傳感器中，用來測量環境或物體的溫度，熱敏電阻也可用于電子設備中的溫度補償，以確保電子組件在不同溫度下的正確操作，這有助于提高設備的精確性和穩定性。

熱敏電阻還可用于溫度控制系統中，例如恒溫器、加熱器和冷卻器，以維持特定溫度范圍內的穩定溫度。熱敏電阻也可以用于設備中的過熱保護應用，以防止過度加熱并避免損壞。

熱敏電阻具有溫度敏感性，使其成為理想的溫度傳感器，可以提供高靈敏度的溫度測量，并且能夠在廣泛的溫度范圍內工作。此外，熱敏電阻的電阻-溫度關系通常是非線性的，因此需要校正和適當的電路來轉換電阻變化為溫度數據。另一方面，熱敏電阻對溫度變化有相對快速的響應時間，這使它們適用于需要實時溫度監測和控制的應用。

NTC熱敏電阻廣泛用于各種電子產品

通常，“熱敏電阻”一詞指代的就是NTC（Negative Temperature Coefficient，負溫度系數）熱敏電阻。1833 年，當時正在研究硫化銀半導體的邁克爾·法拉第（Michael Faraday）發現熱敏電阻，塞繆爾·魯本（Samuel Reuben）則于 20 世紀30年代實現其商業化。NTC 熱敏電阻是一種由錳（Mn）、鎳（Ni）和鈷（Co）組成的氧化物半導體陶瓷。

NTC熱敏電阻隨溫度變化，電阻值會產生3～5%/℃的變化。它經常作為一般的溫度傳感器用于電子設備中。NTC熱敏電阻在我們的生活中隨處可見，由于阻值隨溫度的升高而降低的特性，它不僅被用作溫度計、空調中的溫度感應裝置，抑或是智能手機、熱水壺及熨斗中的溫度控制裝置，還被用于電源設備中的電流控制。

Murata于1984年左右開始量產NTC熱敏電阻，目前擁有以芯片為主的產品陣容。Murata的NTC熱敏電阻使用高精度、高靈敏的陶瓷，有表面貼裝（SMD）、引線等各種型號，用于突入電流抑制、溫度補償等方面，有片狀型、引線型等多種類產品系列可供選擇。

Murata的NTC熱敏電阻有多種系列，NCU系列是Murata熱敏電阻的新成員，是SMD型溫度傳感器，具有高可靠性，可用于對信賴性要求很高的汽車市場，實現寬溫度范圍的溫度檢測和溫度補償功能。

NCP 系列則是片狀式 SMD 型溫度傳感器，可以用作溫度檢測、溫度補償用，尺寸有06 x 03～20 x 12mm，可以用在手機、電腦、LED 照明等領域。

NCG 系列則是SMD型溫度傳感器，可用于各種溫度檢測和溫度補償，還可用于有高可靠性需求的汽車應用。NCG系列則是導電粘合劑安裝限制產品，它與焊接安裝不兼容。

NXF系列則是軟引線型NTC熱敏電阻，是業內超小級別的帶有小型感測頭的引線型溫度傳感器，特點是小型、高靈敏度。另外，NXF系列的引線部分柔性好，可以提供長度在21mm～50mm的產品。

PTC熱敏電阻可作為自恢復保險絲

在1940年代初，由日本、美國、蘇聯發現的鈦酸鋇（BaTiO3），常溫下比電阻一般大于1010Ω?cm。1952年，Philips（荷蘭）的海曼（Haayman）等人發現，當添加少量稀土元素（Y、Bi、Sb等），其比電阻變為10～106Ω·cm，且材料的溫度特性與居里點相對應，這便是PTC熱敏電阻的誕生。1961年，PTC熱敏電阻由Murata搶先開始量產，并獲得了POSISTOR的注冊商標。

PTC熱敏電阻的特點是能夠通過非常簡單的電路配置檢測設備何時過熱。另一方面，也有利用PTC熱敏電阻特有的“自發熱”的應用，通過施加大電流，電阻值因自身發熱而上升，可以抑制電流。它們用于保護IC免受由于組件故障、錯誤接線等原因流過電路的異常電流的影響。PTC熱敏電阻可作為自恢復保險絲使用，當異常情況排除時，會恢復到原來的電阻值。

Murata POSISTOR PTC熱敏電阻采用具有優異可靠性及性能的陶瓷材料制成。齊全的產品線不僅涵蓋了不同的封裝形式（表面貼裝型，引線直插型），同時也覆蓋了用于不同應用的產品如過電流保護用，過熱保護用以及突入電流抑制用。

Murata PRF系列的PTC熱敏電阻為SMD型，可用于過熱檢測，這種溫度檢測用片狀PTC熱敏電阻，利用其高于一定溫度時，電阻值急劇增加的特性，可用于FET、功率IC及其他發熱處的過熱檢測。PRF系列利用電氣阻抗急速變化的特性，具有良好的抗噪性。此外，由于阻值變化迅速，即使是具有多個發熱點的PTC串聯的簡單電路中，也可以正確的進行過熱檢測。因此，可以減少IC端口數，為設備小型化做出貢獻。

PRG系列（自恢復保險絲）則是可用于過流保護裝置的PTC熱敏電阻，具有快速動作的特點，可在因短路等原因產生過流時保護電路。這些產品在過電流消除后會自動恢復到初始狀態，并且可以重復使用。使用陶瓷材料意味著高可靠性和短路后快速保護，讓客戶使設備更安全且免維護。

多層結構PTC熱敏電阻具有優異特性

PTC熱敏電阻是可用于工廠自動化的機械用芯片，免維護的PTC熱敏電阻適用于工廠自動化設備和工廠自動化傳感器的I/O順序輸出電路誤接、短路引起的過流保護。此外，PTC熱敏電阻還廣泛應用于機器控制器和機器人控制器的I/O電路保護。

目前自恢復保險絲的類型，有聚合物PTC、陶瓷PTC和村田陶瓷PTC 3種類型。聚合物PTC的特性不穩定，可支持更高的電流和更高的電壓，傳統技術的陶瓷PTC的特性穩定，支持更低的電流和更低的電壓，但無法滿足工廠自動化標準要求的電氣規格（24V電壓和超過100mA）。Murata技術的陶瓷PTC的特性穩定，支持更高的電流和更高的電壓，這意味著Murata可以解決聚合物PTC特性不穩定的技術問題。

Murata的陶瓷PTC采用多層結構，大大降低了電阻，并可實現高耐壓（最大超過30V）和高功率容量，以及更高的保持電流（260mA），其采用陶瓷材料，不僅可靠性好，過流保護時間短，而且免維護，可提高安全性，相較于傳統的陶瓷PTC技術只支持更低的電壓與更低的保持電流（30V時為20mA）。

在工廠自動化應用時，PRG系列可保護工廠自動化設備免受誤接或短路引起的過流故障。像是在電機驅動時，可保護I/O線晶體管等開關器件免受過電流影響。在用于電機的數字輸出線時，采用集電極開路電路，支持24VDC電壓，電流則取決于設備，PRG系列將可適用于電機驅動中的線路保護。

Murata用于過流保護的PRG系列PTC熱敏電阻在做為“自恢復保險絲”時，可提供過載保護，與聚合物PTC自恢復保險絲功能相同，并符合RoHS/ELV標準，通過UL/cUL、TüV認證（全系列），具備快速響應、防止異常電流的特性，支持6V～32V的最大電壓，相較于聚合物PTC在焊接、負載測試和熱沖擊之后，PRG系列具有穩定的電阻特性，可在電路板涂層或模壓下可靠運行，并具有緊湊的尺寸，可節省電路板空間等好處。

結語

熱敏電阻的溫度敏感性，使其成為溫度傳感器的理想選擇，應用于工廠自動化環境時，可以實時監控設備的溫度狀況，確保設備穩定運作，此外，PTC熱敏電阻也可作為自恢復保險絲，可保護工廠自動化設備免受誤接或短路引起的過流故障。Murata擁有完整的熱敏電阻產品線，具有高可靠性、成本低、占用面積少等特性，將可以使您的傳感器設計具有更高的可靠性和擁有更多的利潤。

審核編輯：湯梓紅