热敏材料一般可分为半导体类、金属类和合金类三类,现分别简述如下:
1、半导体热敏电阻材料
这类材料有单晶半导体、多晶半导体、玻璃半导体、有机半导体以及金属氧化物等。它们均具有非常大的电阻温度系数和高的龟阻率,用其制成的传感器的灵敏度也相当高。按电阻温度系数也可分为负电阻温度系数材料和正电阻温度系数材料。在有限的温度范围内,负电阻温度系数材料a可达-6*10-2/℃,正电阻温度系数材料a可高达-60*10-2/℃以上。如饮酸钡陶瓷就是一种理想的正电阻温度系数的半导体材料。
2、金属热敏电阻材料
此类材料作为热电阻测温、限流器以及自动恒温加热元件均有较为广泛的应用。如铂电阻温度计、镍电阻温度计、铜电阻温度计等。其中铂侧温传感器在各种介质中(包括腐蚀性介质),表现出明显的高精度和高稳定的特征。但是,由于铂的稀缺和价格昂贵而使它们的广泛应用受到一定的限制。铜测温传感器较便宜,但在腐蚀性介质中长期使用,可导致静态特性与阻值发生明显变化。
3、合金热敏电阻材料
合金热敏电阻材料亦称热敏电阻合金。这种合金具有较高的电阻率,并且电阻值随温度的变化较为敏感,是一种制造温敏传感器的良好材料。作为温敏传感器的热敏电阻合金性能要求如下:
(1)足够大的电阻率;
(2)相当高的电阻温度系数;
(3)具有接近于实验材料线膨胀系数;
(4)小的应变灵敏系数;
(5)在工作温度区间加热和冷却时,电阻温度曲线应有良好的重复性。
热敏电阻的主要特点是:①灵敏度较高,热敏电阻的温度系数比金属大 4~9 倍;②工作温度范围宽,常温器件适用于 -55℃~315℃,高温器件适用温度高于 315℃(目前最高可达到 2000℃),低温器件适用于 -273℃~-55℃;③体积小,能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度;④使用方便,电阻值可在 0.1~100kΩ间任意选择;⑤易加工成复杂的形状,可大批量生产;⑥稳定性好、过载能力强。