熱敏電阻NTC與PTC的多功能應用，向高端工業(yè)與汽車挖掘更多應用空間

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）熱敏電阻作為一種離散的雙端固態(tài)器件，其阻值隨溫度變化，是各種熱敏溫度傳感器實現(xiàn)測溫功能的基礎器件。

熱敏電阻在溫度傳感里已經(jīng)被應用了很多年，成本不高，加工不繁瑣，在響應速度與精度上又有優(yōu)勢，很受歡迎。其實不僅在溫度傳感器中，在其他各類電子產(chǎn)品應用中熱敏電阻也很常見，同時還能提供電路保護功能。

熱敏電阻NTC與PTC

熱敏電阻有兩個類別，根據(jù)隨著溫度變化阻值變化的不同進行分類，有電阻值隨溫度的升高而減小的負溫度系數(shù)熱敏電阻NTC和電阻值隨溫度的升高而增大的正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC。二者都是離散的雙端固態(tài)器件，在電路中有著多種功能。

一般NTC的材料是以錳、鎳、鈷、鐵、銅等金屬氧化物為主要原料制成的多晶半導體陶瓷。NTC的電阻與溫度（R-T）特性曲線很有特點，其電阻溫度系數(shù)隨著溫度每升高1℃會降低3至5%左右，相比于其他金屬電阻值每升高1℃電阻溫度系數(shù)細微的變化，可以很明顯地看出使用熱敏材料制成的電阻對于溫度高度敏感。

基于這種高敏感度，NTC比其他類型材料更適合檢測溫差的細微變化，而且感測的響應足夠快。如果電阻溫度系數(shù)更高一些，就會把NTC當作保護器件使用來防浪涌。這也是目前NTC主要的應用方向，應用于溫度補償、測量等場合或是防浪涌場合。

分離式NTC，TE

感測的響應速度足夠快具體有多快呢，這和NTC傳感器的具體類型相關，越小的設計響應速度會越快。分離式設計的NTC傳感器響應速度一般會比外殼完全封裝的要快。從傳感器層面來說NTC傳感器普遍響應時間可以達到15秒甚至10秒以下，而NTC芯片層面的響應時間僅為1秒。

但NTC本身并不是線性的，在使用前一定要做線性處理，否則結果會出現(xiàn)很大偏差。

到PTC熱敏電阻，其高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性以及高度線性特性讓它的應用方面也正日益廣泛，滲透到了日常生活、工業(yè)控制、汽車、軍事科學、通訊、宇航等各個領域。但并不是所有PTC都是高度線性的，非線性PTC的電阻值會在溫升情況下急劇增加幾個至十幾個數(shù)量級，通常用于限流應用，用作電流保護裝置。

車用線性PTC，NXP

線性PTC由硅制成，通常被稱為硅熱敏電阻，成品傳感器也被稱為KTY器件，線性度極高，一致性非常強，具有更穩(wěn)定的電阻容差。與±1% NTC熱敏電阻相比，一些±1%PTC線性熱敏電阻在－40℃和150℃時最大電阻可達±1.5%，這與NTC熱敏電阻在極端溫度下的±4%的公差是一個很大的提升。同樣受益于材料特性，即便溫度升高，PTC本身的散熱量會小很多，不會影響到功耗。

PTC熱敏電阻的價格會比NTC更高，目前在高端工業(yè)領域、汽車傳感領域有著很好的發(fā)展前景。

熱敏電阻市場概況

熱敏電阻的泛用性很優(yōu)秀，常見的消費電子、工業(yè)自動化、汽車領域都有其身影，總的來看NTC和PTC應用于消費電子的市場規(guī)模是最大，2021年消費電子市場占比超過三成。根據(jù)博研信息咨詢的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021年全球NTC和PTC市場規(guī)模達到了948.08百萬美元，預計2028年將達到1283.52百萬美元，年復合增長率為4.57%。

其中NTC的市場規(guī)模達到了624.99百萬美元，預計2028年將達到803.83百萬美元，年復合增長率為3.84%。PTC的市場規(guī)模為323.06百萬美元，預計2028年將達到479.69百萬美元，年復合增長率為5.87%。

PTC更高的增長率主要是受益于汽車領域的PTC應用的火熱，PTC依靠超高的精度、可靠性、穩(wěn)定性在汽車內(nèi)發(fā)揮著不可替代的作用，既能用于汽車內(nèi)部的溫度檢測與調(diào)節(jié)，還能對加熱器、馬達、變壓器、大功率晶體管等電器的加熱和過熱提供保護。根據(jù)博研信息咨詢統(tǒng)計，2021年熱敏電阻在汽車領域的市場規(guī)模已經(jīng)達到了182.55百萬美元，預計到2028年其市場規(guī)模將在261.03百萬美元。

國內(nèi)外熱敏電阻廠商不少，產(chǎn)業(yè)成熟度很高，各廠商都在穩(wěn)步提升產(chǎn)品的可靠性，并在相關材料、工藝技術上尋求突破，力求提升產(chǎn)品的整體性能。國內(nèi)目前在熱敏電阻領域積累深厚的廠商不少，比如風華高科、時恒電子、華巨電子、維安電子、聚鼎科技、興勤電子等等，國外廠商有TE、TDK、Vishay、Murata、Thinking Electronic、Shibaura、Littelfuse等等。其中TE、興勤電子、TDK前三大廠商占有全球超三成的市場份額。

熱敏電阻技術發(fā)展趨勢

從市場對熱敏電阻的選擇來說，目前NTC和PTC共同的主要趨勢是盡可能往小型化去做，比如在IGBT模塊和IPM模塊中，片式可嵌入NTC熱敏電阻現(xiàn)在很受歡迎，可以通過燒結焊連接嵌入到電源模塊中，元件與模塊間的熱耦合會更穩(wěn)定，響應速度也會更快。NTC也在往更高精度、更高響應速度發(fā)展，在應用市場匹配更多場景。

PTC同樣在盡可能縮小KTY器件的封裝，并通過減少器件成本，拓展更多的高精度應用。除此之外PTC的耐高壓耐高流能力很受關注，這是越來越多高壓高電流應用提出的需求。

這些性能提升的背后，實則是材料技術和工藝的進步和升級。不同于迭代快速的主動元器件，這類被動元件很看重材料和工藝的積累。先進的能夠將陶瓷致密化的陶瓷基體制備技術是NTC和PTC都需要的。

陶瓷基體中的晶粒的不一致會直接影響熱敏電阻性能，頭部廠商在這項技術上的積累更深厚，比如TE的專有技術能使電瓷體的致密度達到近似100%的理論密度，產(chǎn)生一致的顆粒尺寸，大大改善材料的機械性能和電氣性能。除了制料環(huán)節(jié)，PTC的壓片、燒結和電極制備環(huán)節(jié)，NTC的燒結、成型、電極制備環(huán)節(jié)也都是提高熱敏電阻性能需要持續(xù)積累持續(xù)突破的方向。

寫在最后

隨著市場缺口向高端工業(yè)和汽車領域轉變，熱敏電阻的可靠性和精準度在不斷提升，加之各廠商不斷優(yōu)化熱敏電阻（尤其是PTC）的制備成本，熱敏電阻在消費電子之外開始往高端工業(yè)、汽車領域挖掘出更多高需求的應用空間。