浅谈测温NTC热敏电阻的特点与其适用场景

“传递温度，感知冷暖”是测温元件的使命。广东爱晟电子科技有限公司爱晟作为一家专业的NTC制造商，同时也为客户提供最佳的感温测温方案。目前业内主要的测温元件有：NTC热敏电阻、以铂电阻为典型代表的热电阻、热电偶。本文简单地从原理、精度、灵敏度、可靠性、价格、应用场景等几个方面来介绍和分析，以帮助广大用户选型。

一、NTC热敏电阻

NTC热敏电阻于上世纪三四十年代问世以来，已经历80余年。其主要以锰、钴、镍等金属氧化物形成的尖晶石型热敏陶瓷为功能主体，具有性价比高、感温灵敏、响应速度快等优点。

其功能原理大体被认为：由于NTC陶瓷中的过渡金属元素的3D层电子可在不同离子上跳跃从而实现电导，而其跳跃与相应的激活能ΔE有关，因而体现出热激活的现象。那么对于一款特定的NTC热敏电阻，其在特定温度下的电导情况便是确定的，相应的电阻也是确定的，因而利用这一现象来探测温度。

NTC热敏电阻的电阻精度现在一般是在1%-5%之间，部分高端制造商可实现0.5%的高精度，爱晟电子目前可实现最高0.3%的电阻精度。那么其温度精度是怎样的呢？

由于电路设计及其它测温电路中元件的偏差及客户端MCU分辨率等影响，需要指明的是客户端所真实测得的感温精度与NTC热敏电阻自身的并不等价，但一般来说十分相似，在室温状态下NTC的电阻精度每个百分点约等于0.2℃-0.25℃。因而爱晟电子可实现0.1℃超高精度测温，目前投放市场的TWS蓝牙耳机及医疗级体温传感器就是其中两个应用。对于整个NTC市场来说，NTC的精度体现为可高度定制化，有适用于普通消费电子市场的高性价比方案，也有适用于高端市场的高精度方案。推荐指数：★★★★★。

NTC的灵敏度受封装类型影响较大，但总体上NTC由于其结构小巧、核心部分由高导热的金属电极及陶瓷组成，因而其响应时间极短，最快可实现热时间常数0.3秒（典型值）。即热式智能马桶上的应用就是该方向的典型代表。推荐指数：★★★★★。

NTC的可靠性对比其它几类略显下风，但也可达到大体相当的水平。目前,市面上大部分NTC寿命周期内的功能参数漂移率在1%-3%之间，爱晟电子及其它少部分一流制造商可以控制到0.3%-0.5%左右的水平上，对应温漂仅约0.1℃，即寿命周期内与其他几类的高端水平相似甚至更佳的状态。推荐指数：★★★★。

价格方面，由于NTC采用的材料除氧化钴外普遍较低，因而整体成本相对于其他几类性价比更高（高端领域使用的金电极NTC热敏芯片产品除外）。指数：★★★★★。

在应用方面，NTC热敏电阻占据了感温测温市场的主体，其广泛应用于：

1)智能家居：厨房电器（电饭煲、热水壶、电磁炉、电热锅、热水器等）、空调、冰箱等；
2)汽车：汽车空调、进气、水温、油温、主板，尤其是新能源汽车BMS系统、IGBT模块等；
3)智能穿戴设备：手环、TWS蓝牙耳机、智能内衣等；
4)医疗：额温枪、电子体温计、体温传感器；
5)数码产品：电脑、手机，尤其是智能手机，每部使用高达10-15颗NTC热敏电阻；
6)光通讯、红外热电堆等。

其原因为：精度优良、灵敏度好、可靠性高满足大部分行业要求。但需要注意的是常规NTC在500℃以上表现不佳，一方面高温状态下，其温度系数（Alpha）偏小；另一方面，500℃以上场景可靠性一般，因而应用场景推荐指数：

300℃以下应用：★★★★★
300-500℃应用：★★★
500℃以上应用：不推荐

二、铂电阻（RTD）

以铂电阻为典型代表的热电阻是测温元件的另一大分支，其功能上利用大部分金属材料电阻值正温度效应的特点进行温度监测。铂电阻采用贵金属铂为功能主体，再加之其溅射、刻蚀的工艺，因而其主要特点：

1）精度：电阻精度极高，可达0.04%，但由于其温度系数仅0.38%，因而其最高的温度精度也大致为0.1℃，与高端NTC热敏电阻相似。推荐指数：★★★★★。

2）灵敏度：铂电阻的灵敏度受封装类型影响较大，但总体上由于其结构较小巧、核心部分由高导热的金属及陶瓷组成，因而其响应时间极短。但其温度系数仅0.38%，对比NTC热敏电阻的4%-5%过小。推荐指数：★★★★。

3）可靠性：铂电阻的核心部分由高导热的金属及陶瓷组成，且部分由玻璃釉保护。因而其可靠性方面优良，但需注意其铂线路容易引出端连接问题。推荐指数：★★★★★。

4）价格：铂电阻的核心部分由贵金属及陶瓷组成，所以售价较高。推荐指数：★★★。

总体上，铂电阻由于其自身特点，应用一般集中在汽车、工业和部分高端消费电子上。由于价格较高，高温可靠性好、热敏系数不大等特点，应用场景推荐指数：

300℃以下应用：★★★
300-600℃应用：★★★★★
600℃-850℃应用：★★★★

三、热电偶

热电偶利用双金属受热形成热电势的原理来感测温度，其与NTC热敏电阻及铂电阻利用RT曲线特性不同，其利用自身的VT曲线。由于热电偶自身材料、结构、工艺等因素，其主要特点：

1）精度：依赖校准，可以实现高精度。推荐指数：★★★★★。
2）灵敏度：由于封装体较大，因而灵敏度较差。推荐指数：★★★★。
3）可靠性：热电偶的核心部分由金属制备，且被封装体保护。可靠性方面优良。推荐指数：★★★★★。
4）价格：大部分热电偶的核心部分由贵金属构成，工艺也较复杂，所以售价很高。但也有部分采用贱金属，因而价格区间较大，从几十元至几万元不等。推荐指数：★。

总体上，热电偶由于其自身特点，应用一般集中在汽车、工业等。由于价格较高，耐高温等特点，应用场景推荐指数：

300℃以下应用：★
300-600℃应用：★★★
600℃以上应用：★★★★★

总体而言，NTC热敏电阻、铂电阻及热电偶各有优劣，也各有其应用领域。NTC敏电阻适合300℃以下的、批量或者定制部分；铂电阻适用于300℃-600℃的工业及部分汽车；热电偶则偏向于温度更高的工业或发动机场景。爱晟电子专业于NTC的研发、生产、制造，专注于高精度、高可靠、高灵敏的NTC方案解决。

审核编辑 黄宇