1871年西门子公司首先用纯铂制成测温用铂热敏电阻器,之后又出现纯铜和纯镍热敏电阻器。这类纯金属热敏电阻器有极好的重复性和稳定性。早在1834年以前,M.法拉第就发现硫化银等半导体材料具有很大的负电阻温度系数。但直到20世纪30年代,才使用硫化银、二氧化铀等材料制成有实用价值的热敏电阻器。1940年美国J.A.贝克等人发现某些过渡金属氧化物经混合烧结后,成为具有很大负温度系数的半导体,而且性能相当稳定。1946年后生产的普通负温度系数热敏电阻器,绝大多数是用这种合成氧化物半导体制成的。1954年P.W.哈依曼等人发现添加微量稀土元素的钛酸钡陶瓷具有较理想的正电阻温度系数,以后在此基础上制成了热敏电阻器,并发展成系列品种,应用范围日益扩大。
按其阻值随温度变化的大小可分为:缓变和突变型;
按其受热方式可分为:直热式和旁热式;
按其工作温度范围可分为:常温、高温和超低温热敏电阻器;
按其结构分类有:棒状、圆片、方片、垫圈状、球状、线管状、薄膜以及厚膜等热敏电阻器。
随着近代军事技术、特别是空间技术的发展,对热敏电阻器除了要求高可靠、长寿命、超高温和超低温外,还需要灵敏度更高、不需致冷、性能优良的测辐射功率的热敏器件。
① 电阻-温度特性:特性曲线如图所示。金属热敏电阻器的电阻-温度关系可表示为
Rt=R0(1+αt) (1)
式中Rt为温度t摄氏度时的电阻值,R0为温度0摄氏度时的电阻值,α 为工作温度区间的平均温度系数。普通负温度系数热敏电阻器的电阻温度关系可表示为
RT=AeB/T (2)
式中 RT为温度T(K)时的电阻值,A为与热敏电阻器材料和结构有关的系数,B为材料的特性常数。根据温度系数的定义,(见右图)。
于是,α和B的关系是
临界热敏电阻器以及钛酸钡系正温度系数热敏电阻器的电阻温度关系不易用数学式表达,一般用特性曲线或某温度下的电阻温度系数值来表示。
② 电压-电流特性:在规定温度和静止空气中,热敏电阻器达到热平衡时两端的电压与其中流过的稳态电流之间的关系,通常呈非线性。
③ 热时间常数:当环境温度从温度T1突变到温度T2,热敏电阻体的温度变化到等于(T2-T1)的63.2%时所需的时间。
1、利用电阻-温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿;
2、利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用;
3、利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面、热导、真空度等;
4、利用热惯性作为时间延迟器。