热敏电阻NTC与PTC的多功能应用，向高端工业与汽车挖掘更多应用空间

来源:电子发烧友网发布时间:2023-04-243181浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）热敏电阻作为一种离散的双端固态器件，其阻值随温度变化，是各种热敏温度传感器实现测温功能的基础器件。
热敏电阻在温度传感里已经被应用了很多年，成本不高，加工不繁琐，在响应速度与精度上又有优势，很受欢迎。其实不仅在温度传感器中，在其他各类电子产品应用中热敏电阻也很常见，同时还能提供电路保护功能。

热敏电阻NTC与PTC

热敏电阻有两个类别，根据随着温度变化阻值变化的不同进行分类，有电阻值随温度的升高而减小的负温度系数热敏电阻NTC和电阻值随温度的升高而增大的正温度系数热敏电阻PTC。二者都是离散的双端固态器件，在电路中有着多种功能。一般NTC的材料是以锰、镍、钴、铁、铜等金属氧化物为主要原料制成的多晶半导体陶瓷。NTC的电阻与温度（R-T）特性曲线很有特点，其电阻温度系数随着温度每升高1℃会降低3至5%左右，相比于其他金属电阻值每升高1℃电阻温度系数细微的变化，可以很明显地看出使用热敏材料制成的电阻对于温度高度敏感。基于这种高敏感度，NTC比其他类型材料更适合检测温差的细微变化，而且感测的响应足够快。如果电阻温度系数更高一些，就会把NTC当作保护器件使用来防浪涌。这也是目前NTC主要的应用方向，应用于温度补偿、测量等场合或是防浪涌场合。

分离式NTC，TE感测的响应速度足够快具体有多快呢，这和NTC传感器的具体类型相关，越小的设计响应速度会越快。分离式设计的NTC传感器响应速度一般会比外壳完全封装的要快。从传感器层面来说NTC传感器普遍响应时间可以达到15秒甚至10秒以下，而NTC芯片层面的响应时间仅为1秒。但NTC本身并不是线性的，在使用前一定要做线性处理，否则结果会出现很大偏差。到PTC热敏电阻，其高精度、高可靠性、高稳定性以及高度线性特性让它的应用方面也正日益广泛，渗透到了日常生活、工业控制、汽车、军事科学、通讯、宇航等各个领域。但并不是所有PTC都是高度线性的，非线性PTC的电阻值会在温升情况下急剧增加几个至十几个数量级，通常用于限流应用，用作电流保护装置。

车用线性PTC，NXP线性PTC由硅制成，通常被称为硅热敏电阻，成品传感器也被称为KTY器件，线性度极高，一致性非常强，具有更稳定的电阻容差。与±1% NTC热敏电阻相比，一些±1%PTC线性热敏电阻在－40℃和150℃时最大电阻可达±1.5%，这与NTC热敏电阻在极端温度下的±4%的公差是一个很大的提升。同样受益于材料特性，即便温度升高，PTC本身的散热量会小很多，不会影响到功耗。PTC热敏电阻的价格会比NTC更高，目前在高端工业领域、汽车传感领域有着很好的发展前景。

热敏电阻市场概况

热敏电阻的泛用性很优秀，常见的消费电子、工业自动化、汽车领域都有其身影，总的来看NTC和PTC应用于消费电子的市场规模是最大，2021年消费电子市场占比超过三成。根据博研信息咨询的统计数据，2021年全球NTC和PTC市场规模达到了948.08百万美元，预计2028年将达到1283.52百万美元，年复合增长率为4.57%。其中NTC的市场规模达到了624.99百万美元，预计2028年将达到803.83百万美元，年复合增长率为3.84%。PTC的市场规模为323.06百万美元，预计2028年将达到479.69百万美元，年复合增长率为5.87%。PTC更高的增长率主要是受益于汽车领域的PTC应用的火热，PTC依靠超高的精度、可靠性、稳定性在汽车内发挥着不可替代的作用，既能用于汽车内部的温度检测与调节，还能对加热器、马达、变压器、大功率晶体管等电器的加热和过热提供保护。根据博研信息咨询统计，2021年热敏电阻在汽车领域的市场规模已经达到了182.55百万美元，预计到2028年其市场规模将在261.03百万美元。国内外热敏电阻厂商不少，产业成熟度很高，各厂商都在稳步提升产品的可靠性，并在相关材料、工艺技术上寻求突破，力求提升产品的整体性能。国内目前在热敏电阻领域积累深厚的厂商不少，比如风华高科、时恒电子、华巨电子、维安电子、聚鼎科技、兴勤电子等等，国外厂商有TE、TDK、Vishay、Murata、Thinking Electronic、Shibaura、Littelfuse等等。其中TE、兴勤电子、TDK前三大厂商占有全球超三成的市场份额。

热敏电阻技术发展趋势

从市场对热敏电阻的选择来说，目前NTC和PTC共同的主要趋势是尽可能往小型化去做，比如在IGBT模块和IPM模块中，片式可嵌入NTC热敏电阻现在很受欢迎，可以通过烧结焊连接嵌入到电源模块中，元件与模块间的热耦合会更稳定，响应速度也会更快。NTC也在往更高精度、更高响应速度发展，在应用市场匹配更多场景。PTC同样在尽可能缩小KTY器件的封装，并通过减少器件成本，拓展更多的高精度应用。除此之外PTC的耐高压耐高流能力很受关注，这是越来越多高压高电流应用提出的需求。这些性能提升的背后，实则是材料技术和工艺的进步和升级。不同于迭代快速的主动元器件，这类被动元件很看重材料和工艺的积累。先进的能够将陶瓷致密化的陶瓷基体制备技术是NTC和PTC都需要的。陶瓷基体中的晶粒的不一致会直接影响热敏电阻性能，头部厂商在这项技术上的积累更深厚，比如TE的专有技术能使电瓷体的致密度达到近似100%的理论密度，产生一致的颗粒尺寸，大大改善材料的机械性能和电气性能。除了制料环节，PTC的压片、烧结和电极制备环节，NTC的烧结、成型、电极制备环节也都是提高热敏电阻性能需要持续积累持续突破的方向。