“傳遞溫度,感知冷暖”是測溫元件的使命。廣東愛晟電(diàn)子科(kē)技(jì )有(yǒu)限公(gōng)司愛晟作(zuò)為(wèi)一家專業的NTC制造商(shāng),同時也為(wèi)客戶提供最佳的感溫測溫方案。目前業内主要的測溫元件有(yǒu):NTC熱敏電(diàn)阻、以鉑電(diàn)阻為(wèi)典型代表的熱電(diàn)阻、熱電(diàn)偶。本文(wén)簡單地從原理(lǐ)、精(jīng)度、靈敏度、可(kě)靠性、價格、應用(yòng)場景等幾個方面來介紹和分(fēn)析,以幫助廣大用(yòng)戶選型。
一、NTC熱敏電(diàn)阻
NTC熱敏電(diàn)阻于上世紀三四十年代問世以來,已經曆80餘年。其主要以錳、钴、鎳等金屬氧化物(wù)形成的尖晶石型熱敏陶瓷為(wèi)功能(néng)主體(tǐ),具(jù)有(yǒu)性價比高、感溫靈敏、響應速度快等優點。
其功能(néng)原理(lǐ)大體(tǐ)被認為(wèi):由于NTC陶瓷中(zhōng)的過渡金屬元素的3D層電(diàn)子可(kě)在不同離子上跳躍從而實現電(diàn)導,而其跳躍與相應的激活能(néng)ΔE有(yǒu)關,因而體(tǐ)現出熱激活的現象。那麽對于一款特定的NTC熱敏電(diàn)阻,其在特定溫度下的電(diàn)導情況便是确定的,相應的電(diàn)阻也是确定的,因而利用(yòng)這一現象來探測溫度。
NTC熱敏電(diàn)阻的電(diàn)阻精(jīng)度現在一般是在1%-5%之間,部分(fēn)高端制造商(shāng)可(kě)實現0.5%的高精(jīng)度,愛晟電(diàn)子目前可(kě)實現最高0.3%的電(diàn)阻精(jīng)度。那麽其溫度精(jīng)度是怎樣的呢(ne)?
由于電(diàn)路設計及其它測溫電(diàn)路中(zhōng)元件的偏差及客戶端MCU分(fēn)辨率等影響,需要指明的是客戶端所真實測得的感溫精(jīng)度與NTC熱敏電(diàn)阻自身的并不等價,但一般來說十分(fēn)相似,在室溫狀态下NTC的電(diàn)阻精(jīng)度每個百分(fēn)點約等于0.2℃-0.25℃。因而愛晟電(diàn)子可(kě)實現0.1℃超高精(jīng)度測溫,目前投放市場的TWS藍牙耳機及醫(yī)療級體(tǐ)溫傳感器就是其中(zhōng)兩個應用(yòng)。對于整個NTC市場來說,NTC的精(jīng)度體(tǐ)現為(wèi)可(kě)高度定制化,有(yǒu)适用(yòng)于普通消費電(diàn)子市場的高性價比方案,也有(yǒu)适用(yòng)于高端市場的高精(jīng)度方案。推薦指數:★★★★★。
NTC的靈敏度受封裝(zhuāng)類型影響較大,但總體(tǐ)上NTC由于其結構小(xiǎo)巧、核心部分(fēn)由高導熱的金屬電(diàn)極及陶瓷組成,因而其響應時間極短,最快可(kě)實現熱時間常數0.3秒(miǎo)(典型值)。即熱式智能(néng)馬桶上的應用(yòng)就是該方向的典型代表。推薦指數:★★★★★。
NTC的可(kě)靠性對比其它幾類略顯下風,但也可(kě)達到大體(tǐ)相當的水平。目前,市面上大部分(fēn)NTC壽命周期内的功能(néng)參數漂移率在1%-3%之間,愛晟電(diàn)子及其它少部分(fēn)一流制造商(shāng)可(kě)以控制到0.3%-0.5%左右的水平上,對應溫漂僅約0.1℃,即壽命周期内與其他(tā)幾類的高端水平相似甚至更佳的狀态。推薦指數:★★★★。
價格方面,由于NTC采用(yòng)的材料除氧化钴外普遍較低,因而整體(tǐ)成本相對于其他(tā)幾類性價比更高(高端領域使用(yòng)的金電(diàn)極NTC熱敏芯片産(chǎn)品除外)。指數:★★★★★。
在應用(yòng)方面,NTC熱敏電(diàn)阻占據了感溫測溫市場的主體(tǐ),其廣泛應用(yòng)于:
1)智能(néng)家居:廚房電(diàn)器(電(diàn)飯煲、熱水壺、電(diàn)磁爐、電(diàn)熱鍋、熱水器等)、空調、冰箱等;
2)汽車(chē):汽車(chē)空調、進氣、水溫、油溫、主闆,尤其是新(xīn)能(néng)源汽車(chē)BMS系統、IGBT模塊等;
3)智能(néng)穿戴設備:手環、TWS藍牙耳機、智能(néng)内衣等;
4)醫(yī)療:額溫槍、電(diàn)子體(tǐ)溫計、體(tǐ)溫傳感器;
5)數碼産(chǎn)品:電(diàn)腦、手機,尤其是智能(néng)手機,每部使用(yòng)高達10-15顆NTC熱敏電(diàn)阻;
6)光通訊、紅外熱電(diàn)堆等。
其原因為(wèi):精(jīng)度優良、靈敏度好、可(kě)靠性高滿足大部分(fēn)行業要求。但需要注意的是常規NTC在500℃以上表現不佳,一方面高溫狀态下,其溫度系數(Alpha)偏小(xiǎo);另一方面,500℃以上場景可(kě)靠性一般,因而應用(yòng)場景推薦指數:
300℃以下應用(yòng):★★★★★
300-500℃應用(yòng):★★★
500℃以上應用(yòng):不推薦
二、鉑電(diàn)阻(RTD)
以鉑電(diàn)阻為(wèi)典型代表的熱電(diàn)阻是測溫元件的另一大分(fēn)支,其功能(néng)上利用(yòng)大部分(fēn)金屬材料電(diàn)阻值正溫度效應的特點進行溫度監測。鉑電(diàn)阻采用(yòng)貴金屬鉑為(wèi)功能(néng)主體(tǐ),再加之其濺射、刻蝕的工(gōng)藝,因而其主要特點:
1)精(jīng)度:電(diàn)阻精(jīng)度極高,可(kě)達0.04%,但由于其溫度系數僅0.38%,因而其最高的溫度精(jīng)度也大緻為(wèi)0.1℃,與高端NTC熱敏電(diàn)阻相似。推薦指數:★★★★★。
2)靈敏度:鉑電(diàn)阻的靈敏度受封裝(zhuāng)類型影響較大,但總體(tǐ)上由于其結構較小(xiǎo)巧、核心部分(fēn)由高導熱的金屬及陶瓷組成,因而其響應時間極短。但其溫度系數僅0.38%,對比NTC熱敏電(diàn)阻的4%-5%過小(xiǎo)。推薦指數:★★★★。
3)可(kě)靠性:鉑電(diàn)阻的核心部分(fēn)由高導熱的金屬及陶瓷組成,且部分(fēn)由玻璃釉保護。因而其可(kě)靠性方面優良,但需注意其鉑線(xiàn)路容易引出端連接問題。推薦指數:★★★★★。
4)價格:鉑電(diàn)阻的核心部分(fēn)由貴金屬及陶瓷組成,所以售價較高。推薦指數:★★★。
總體(tǐ)上,鉑電(diàn)阻由于其自身特點,應用(yòng)一般集中(zhōng)在汽車(chē)、工(gōng)業和部分(fēn)高端消費電(diàn)子上。由于價格較高,高溫可(kě)靠性好、熱敏系數不大等特點,應用(yòng)場景推薦指數:
300℃以下應用(yòng):★★★
300-600℃應用(yòng):★★★★★
600℃-850℃應用(yòng):★★★★
三、熱電(diàn)偶
熱電(diàn)偶利用(yòng)雙金屬受熱形成熱電(diàn)勢的原理(lǐ)來感測溫度,其與NTC熱敏電(diàn)阻及鉑電(diàn)阻利用(yòng)RT曲線(xiàn)特性不同,其利用(yòng)自身的VT曲線(xiàn)。由于熱電(diàn)偶自身材料、結構、工(gōng)藝等因素,其主要特點:
1)精(jīng)度:依賴校準,可(kě)以實現高精(jīng)度。推薦指數:★★★★★。
2)靈敏度:由于封裝(zhuāng)體(tǐ)較大,因而靈敏度較差。推薦指數:★★★★。
3)可(kě)靠性:熱電(diàn)偶的核心部分(fēn)由金屬制備,且被封裝(zhuāng)體(tǐ)保護。可(kě)靠性方面優良。推薦指數:★★★★★。
4)價格:大部分(fēn)熱電(diàn)偶的核心部分(fēn)由貴金屬構成,工(gōng)藝也較複雜,所以售價很(hěn)高。但也有(yǒu)部分(fēn)采用(yòng)賤金屬,因而價格區(qū)間較大,從幾十元至幾萬元不等。推薦指數:★。
總體(tǐ)上,熱電(diàn)偶由于其自身特點,應用(yòng)一般集中(zhōng)在汽車(chē)、工(gōng)業等。由于價格較高,耐高溫等特點,應用(yòng)場景推薦指數:
300℃以下應用(yòng):★
300-600℃應用(yòng):★★★
600℃以上應用(yòng):★★★★★
總體(tǐ)而言,NTC熱敏電(diàn)阻、鉑電(diàn)阻及熱電(diàn)偶各有(yǒu)優劣,也各有(yǒu)其應用(yòng)領域。NTC敏電(diàn)阻适合300℃以下的、批量或者定制部分(fēn);鉑電(diàn)阻适用(yòng)于300℃-600℃的工(gōng)業及部分(fēn)汽車(chē);熱電(diàn)偶則偏向于溫度更高的工(gōng)業或發動機場景。愛晟電(diàn)子專業于NTC的研發、生産(chǎn)、制造,專注于高精(jīng)度、高可(kě)靠、高靈敏的NTC方案解決。