NTC 热敏电阻温度传感器及其在新能源电池热管理系统中的应用

一、NTC热敏电阻概述 

         NTC 是 Negative Temperature Coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，所谓 NTC 热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC 热敏电阻器在室温下的变化范围在 100Ω ~100KΩ，电阻温度系数 R25 为-(4~7)%/ ℃，可做温度补偿、温度控制、温度测量、气体及液体的流速测量等。

         热敏电阻器的 B 值，主要决定于掺杂元素激活能的大小，根据掺杂元素的不同，B 值可以达到 1000-6000K 左右，如果掺入杂质元素一致，那么在一定的温度范围内，常数 B 值就基本上为一恒定值，这样就保证了元件特性的一致性。

二、NTC 的导电机理 

        根据热敏电阻温度系数的大小，工作温度范围，阻值大小等要求，选用不同元素不同浓度的杂质。对纯单晶半导体材料进行掺杂，使其满足我们的要求。这时材料常数 B 值及其工作温度区主要与所选用的杂质元素有关，当采用激活能比较大的杂质元素时材料常数 B 体值和工作温度都要增加，反之则相反，而电阻率的大小主要是由掺杂浓度的大小来决定的。

        热敏电阻器的主要工作原理是其电阻率随温度的改变而发生灵敏的有规律的变化，利用这种规律造成各种类型的热敏元件。而单晶半导体的电阻率也是随着温度升高或降低而发生有规律的变化。这种变化规律如图所示。

三、NTC 的类型  

1、贴片型 NTC

       贴片型 NTC 热敏电阻由电阻体、玻璃釉、三层电镀端电极组成。其电阻值随着本体温度升高而降低。根据热敏电阻的 R-T 阻值温度曲线，可以测算出每一个温度点精确的电阻值，在电路中就可以通过电阻值来实现温度的数字化对应，用来进行温度的测量和控制。由于体积小，适合高密度表面贴装，应用于手机、笔记本电脑，蓝牙设备、移动通信设备的晶体管、 IC 和晶体振荡器的温度补偿。

2、MF58 轴向玻璃封装型 NTC 热敏电阻

      在芯片对称两端引出引脚，经玻璃封装，具有阻值范围宽，精度高，性能稳定的性能。多用于家用电器、办公室自动化设备，工业、医疗、环保、食品加工设备温度控制和测量。

3、MF58R 径向型玻璃封装型 NTC 热敏电阻

       在 NTC 芯片表面焊接杜美丝引线，并用玻璃封装而成的温度传感器元器件，具有体积小，响应时间快，高精度阻值和 B 值。应用于高要求的家用电器、汽车、医疗、工业自己化设备，手机，电池充电器等温度测量和控制。

4、MF52 环氧包封型 NTC 热敏电阻

        MF52 系列 NTC 热敏电阻采用环氧树脂涂装而成，通过先进的制造工艺实现体积小、响应快的产品特点。被广泛应用于低温型家用电器，地板取暖、空调系统的温度测试、温度控制及温度补偿等场合。

5、MF51E 漆包线 NTC 热敏电阻

      MF51E 热敏电阻又称为漆包线 NTC 热敏电阻，采用环氧树脂包封工艺, 由一种由小型高精度 NTC 芯片与裸镀锡漆包铜引线焊接而成的热敏电阻器。多用于电子体温计、医疗设备、笔记本电池，移动电源。

6、MF55 薄膜型 NTC 热敏电阻

       MF55 薄膜型热敏电阻是在 NTC 芯片表面焊接镀锡磷铜框架, 并用聚酰亚胺膜封装而成的温度传感器元器件，体积小、重量轻、结构坚固，便于自动化安装。应用于打印机等办公设备、美容美发设备的等温度测量和控制。

四、新能源与温度传感器  

         在新能源的开发和利用过程中，温度传感器发挥着重要作用。例如，在太阳能发电系统中，温度传感器可以监测光伏组件的温度，以便及时调整系统运行状态，提高发电效率和保障设备安全；在新能源汽车中，温度传感器用于监测电池组、电机等关键部件的温度，对于电池管理、热管理以及整车性能和安全至关重要；在风力发电系统中，温度传感器可用于监测关键部位的温度，确保设备在适宜温度范围内运行。

温度传感器在新能源电池的热管理系统中起着至关重要的作用：

其一，精准监测。它可以实时、精确地测量电池各个部位的温度，为热管理策略的制定提供准确的数据基础。

其二，安全保障。通过持续监测温度，能够及时发现电池温度异常升高的情况，避免过热引发电池热失控等安全问题。

其三，性能优化。根据温度传感器反馈的信息，热管理系统可以合理地调控冷却或加热措施，确保电池在适宜的温度范围内工作，从而延长电池寿命，提升电池性能和效率。

其四，系统控制。帮助实现热管理系统的智能化自动控制，根据不同的温度状况自动调整工作模式，维持电池系统的良好运行状态。

       总之，温度传感器在新能源电池热管理系统中是不可或缺的关键组件，对保障新能源电池的安全、高效、稳定运行意义重大。

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